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        文件名稱:焊錫材料的種類
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        上傳時間:2013-12-27 19:07:05
        更新時間:2013-12-27 19:07:05
        簡介:焊錫以鉛-錫(Pb-Sn)二元合金為主要的種類,鉛-錫合金的共晶點在183 ℃,61.9wt%錫之處(見圖9-25所示的鉛-錫合金相圖),因此37%鉛-63% 錫合金被稱為共晶焊錫,在電子構裝的應用中亦以接近共晶成份的焊錫(40%鉛-60%錫)為主。焊錫可借調整其中鉛錫的比例改變其熔點以符合制程之需求,許多不同化學成份的焊錫合金也因此被發展出來(見表9-12所示之常用焊錫特性),一般而言,高鉛含量的焊錫適用于溫度較高的焊接制程;高錫含量的焊錫則專供有防蝕特殊需求的焊接使用。在焊接過程中,熔融的錫很容易與其它金屬反應形成介金屬化合物,常見的錫介金屬化合物種類如表9-13所示。介金屬化合物脆性高,也會影響焊錫的表面張力與潤濕性,一般而言過量介金屬化合物的存在有害焊點的性質。研究顯示介金屬化合物的成長是一個擴散控制的過程[2],故焊接過程中應盡可能將低接合溫度,縮短焊接時間,以使介金屬化合物的形成量降 至最低。
        焊錫以鉛-錫(Pb-Sn)二元合金為主要的種類,鉛-錫合金的共晶點在183 ℃,61.9wt%錫之處(見圖9-25所示的鉛-錫合金相圖),因此37%鉛-63% 錫合金被稱為共晶焊錫,在電子構裝的應用中亦以接近共晶成份的焊錫(40%鉛-60%錫)為主。焊錫可借調整其中鉛錫的比例改變其熔點以符合制程之需求,許多不同化學成份的焊錫合金也因此被發展出來(見表9-12所示之常用焊錫特性),一般而言,高鉛含量的焊錫適用于溫度較高的焊接制程;高錫含量的焊錫則專供有防蝕特殊需求的焊接使用。在焊接過程中,熔融的錫很容易與其它金屬反應形成介金屬化合物,常見的錫介金屬化合物種類如表9-13所示。介金屬化合物脆性高,也會影響焊錫的表面張力與潤濕性,一般而言過量介金屬化合物的存在有害焊點的性質。研究顯示介金屬化合物的成長是一個擴散控制的過程[2],故焊接過程中應盡可能將低接合溫度,縮短焊接時間,以使介金屬化合物的形成量降
        至最低。
        焊錫中可添加少量元素以改善其性質。例如,添加低于2%的銀可以提高機械強度而不致嚴重損壞焊錫性質,并可使焊錫在鍍銀表面進行接合時不致因銀的熔解而降低其潤濕性;添加銻亦可提高焊錫機械強度并降低其成本,但其添加量以3.5%為上限;添加銅的目的在減少銅的溶解速度,延長銅焊接工具的使用壽命,但過量的銅會造成礫狀焊點(Gritty Joint) ;添加銦的焊錫可以提升其在陶瓷表面的潤濕性,銦同時可以抑制金在焊錫中的溶解;銦、鉍、鎘可與鉛、錫組成熔點低于鉛錫共晶溫度的合金,適合低溫之焊接制程與高熱敏性的元件焊接之應用。為了避免鉛在制程中的污染,無鉛焊錫因而成為焊錫研究的重點之一,舉例而言,95% 錫-5%銻與96.5%錫-3.5%銀為高強度焊錫,具有抗疲勞與潛變破壞的特性;80%金-20%錫與65%錫-25%銀-10%銻為焊點強度有特殊需求的焊錫。
        9-10-2. 焊膏
        焊錫可以利用氣相微?;?Gas Atomization)或旋轉(Spin Disk)微?;夹g制成5至150mm直徑的合金粉粒,再混合助焊劑與黏結劑等制成焊膏以供構裝元件接合之用。焊膏的開發源自于厚膜混成(Thick Film Hybrid) 構裝制程,今日它在表面黏著型元間接合中有廣泛的應用。使用焊膏的優點為制程簡單,不須使用復雜的焊接設備,僅需以網印或鏤印( Stencil Printing)將焊膏涂布于焊墊表面,放上構裝元件后施予回流熱處理即可完成接合。早期的焊膏由重量比相近的鉛與錫粉末、氯化鋅與礦油酯蠟組成,今日焊膏中可能有10到15種成份,鉛、錫的比例亦有各種變化。
        9-10-3. 助焊劑
        助焊劑不僅為焊膏的重要成份之一,也是構裝元件與電路板接合制程中必要的材料。助焊劑的功能包括清潔焊墊表面,增高焊錫與焊墊金屬間的潤濕性,提供適當的腐蝕性、發泡性(Foaming)、揮發性與黏滯性,以利焊接制程的進行。助焊劑的主要成份為活化劑(Activator)、載劑、溶劑與具特殊功能的添加物?;罨瘎榫哂懈g性的化學物質,它的種類決定助焊劑的活性,助焊劑也依其傳導性與活性高低區分為L( Low 
        Activity),M(Moderate Activity),H(High Activity)等三個等級[2]
        ,或以活化劑的種類與特性區分為R(Rosin)、RMA(Rosin Mildly Activated)
        、RA(Rosin Activated)、RSA(Rosin Super Activated)、SA(Synthetic Activated)
        、OA(Organic Acid)、IA(Inorganic Acid)等數種,其中R、RMA與RA三類大
        約相當與L等級。高活性助焊劑以鹽酸、溴酸、磷酸與胺氫鹵化物(Amine Hydrohalides)為活化劑;中、低活性的助焊劑則以羧酸( Carboxylic 
        Acids)、脂肪酸(Fatty Acids)等為活化劑;助焊劑的活性愈高,清潔的效果愈佳,但腐蝕的作用也愈強。載劑為固體或非揮發性液體,它是焊接過程中攜帶助焊劑中的活化劑使與金屬表面接觸的載體,它同時也具有熱傳導與抗氧化的作用。在非水溶性天然松酯(Rosin-base)助焊劑中,載劑通常為由松節油(Oleorosin)提煉出來的松酯膠(Gum Rosin);在非水溶性合成樹酯(Resin-base)助焊劑中,載劑通常為由松木提煉的

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