元器件锡焊的特点，焊接机理的图文解释

有关元器件锡焊的特点与焊接机理，通常焊接技术分为熔焊、压焊和钎焊三大类，将铅锡焊料熔入焊件的缝隙使其连接的一种焊接方法，焊接机理的相关知识。

元器件锡焊的特点与焊接机理

装配、焊接是电子设备制造中极为重要的一个环节，任何一个设计精良的电子装置，没有相应的焊接工艺保证是难以达到技术指标的。

这里的焊接就是按电路工作原理，用一定的工艺方法连接成电子装置。虽然连接方法有多种（例如铆接、绕接、压接、粘接等），但使用最广泛的方法是锡焊。

现代科技的飞速发展，电子产业高速增长，驱动着焊接方法和设备不断推陈出新。

从元器件选择、测试，直到装配成一台完整的电子设备，需经过多道工序。在专业生产中，多采用波峰焊、再流焊、倒装焊等自动化设备。但在产品研制、设备维修中，目前仍广泛地应用手工装配焊接方法。

焊接是金属加工的基本方法之一。通常焊接技术分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

锡焊属于钎焊中的软钎焊。习惯把钎料称为焊料。采用铅锡焊料进行焊接称为铅锡焊，简称锡焊。被焊接的零件通称焊件，一般情况下是指金属零件。

锡焊就是将铅锡焊料熔入焊件的缝隙使其连接的一种焊接方法，主要特征为：

1．焊料熔点低于焊件。焊接时将焊件与焊料共同加热到焊接温度，焊料熔化而焊件不熔化。

2．连接的形式是由熔化的焊料润湿焊件的焊接面产生冶金、化学反应形成结合层而实现的。

虽然机理不同，但锡焊可以用浆糊粘物品来简单比喻，使其在电子装配中获得广泛应用。

锡焊特点：

1．铅锡焊料熔点低于200℃，适合半导体等电子材料的连接。

2．只需简单的加热工具和材料即可加工，投资少。

3．焊点有足够强度和电气性能。

4．锡焊过程可逆，易于拆焊。

关于锡焊机理，有不同的解释和说法，图1为焊点剖面示意图。从理解锡焊过程，指导正确焊接操作来说，以下几点是最基本的。

1-母材；2-镀层；3、6-结合层；4-焊料层；5-表面层；7-铜箔；8-基板

图1 焊点剖面示意图

扩散：焊接本质上是焊料与焊件在其界面上的扩散。可以用原子物理学来理解金属之间的这种扩散。

通常，金属原子以结晶状态排列原子间的作用力的平衡维持晶格的形状和稳定。当两块金属接近到足够小的距离时，界面上晶格的紊乱导致部分原子自从一个晶格点阵移动到另一个晶格点阵，从而引起金属之间的扩散。

这种发生在金属界面上的扩散结果，使两块金属结合成一体，实现了金属之间的“焊接”。扩散有两个基本条件：

l、距离。

两块金属必须接近到足够小的距离。只有在一定小的距离内，两块金属原子间引力作用才会发生。金属表面的氧化层或其他杂质都会使两块金属达不到这个距离。

2、温度。

只有在一定温度下金属分子才具有动能，使得扩散得以进行。实际上在常温下扩散进行是非常缓慢的。

润湿：润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。如果液体能在固体表面漫流开，我们就说这种液体能润湿该固体表面，例如水能在干净的玻璃表面漫流而水银就不能，我们就说水能润湿玻璃而水银不能的润湿玻璃。这种润湿作用是物质所固有的一种性质。

从力学的角度可以理解润湿现象。不同的液体和固体，它们之间相互作用的附着力和液体的内聚力是不同的，其合力就是液体在固体表面漫流的力。当力的作用平衡时流动也停止了，液体和固体交界处形成一定的角度，这个角称润湿角，也叫接触角，是定量分析润湿现象的一个物理量。润湿角θ角从 0°～ 180°，θ角越小，润湿越充分，在实践中我们以90°为润湿的分界。

锡焊过程中，熔化的铅锡焊料和焊件之间的作用，正是这种润湿现象。如果焊料能润湿焊件，我们则说它们之间可以焊接，观测润湿角是锡焊检测的方法之一。润湿角越小，焊接质量越好。一般地，质量合格的铅锡焊料和铜之间润湿角可达20°实际应用中一般以45°为焊接质量的检验标准。

结合层：焊料润湿焊件的过程中，满足金属扩散的条件，所以焊料和焊件的界面有扩散现象发生。这种扩散的结果，在焊料和焊件界面处形成一种新的金属合金层，通常称之为结合层。结合层的成分既不同于焊料又不同于焊件，而是一种既有化学作用（生成金属化合物），又有冶金作用（形成合金固溶体）的特殊层。由于结合层的作用将焊料和焊件结合成一个整体实现金属连续性。

铅锡焊料和铜在锡焊过程中生成结合层的厚度可达 12～10μm。由于润湿扩散过程是一种复杂的金属组织变化和物理冶金过程，结合层的厚度过薄或过厚都不能达到最好的性能、结合层小于 1.2μm，实际上是一种半附着性结合，强度很低；而大于 6μm则使组织粗化，产生疏性，降低强度。理想的结合层厚度是1.2～3.5μm，强度最高，导电性能好。

关于锡焊的理性认识：将表面清洁的焊件与焊料加热到一定温度，焊料熔化并润湿焊件表面，在其界面上发生金属扩散并形成结合层，从而实现金属的焊接。