焊锡相关知识介绍

助焊剂的特性1、化学活性（Chemical Activity）要达到一个好的焊点，被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面，但金属一旦曝露于空气中会生成氧化层，这中氧化层无法用传统溶剂清洗，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。

助焊剂与氧化物的化学反应有几种：1、相互化学作用形成第三种物质；2、氧化物直接被助焊剂剥离；3、上述两种反应并存。

松香助焊剂去除氧化层，即是第一中反应，松香主要成份为松香酸（Abietic Acid）和异构双萜酸（Isomeric diterpene acids），当助焊剂加热后与氧化铜反应，形成铜松香（Copper abiet），是呈绿色透明状物质，易溶入未反应的松香内与松香一起被清除，即使有残留，也不会腐蚀金属表面。

氧化物曝露在氢气中的反应，即是典型的第二种反应，在高温下氢与氧发生反应成水，减少氧化物，这种方式长用在半导体零件的焊接上。

几乎所有的有机酸或无机酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用来焊锡，助焊剂被使用除了去除氧化物的功能外，还有其他功能，这些功能是焊锡作业时，必不可免考虑的。

2、热稳定性（Thermal Stability）当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。

所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发，如果分解则会形成溶剂不溶物，难以用溶剂清洗，W/W级的纯松香在280℃左右会分解，此应特别注意。

3、助焊剂在不同温度下的活性好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑。

助焊剂的功能即是去除氧化物，通常在某一温度下效果较佳，例如RA的助焊剂，除非温度达到某一程度，氯离子不会解析出来清理氧化物，当然此温度必须在焊锡作业的温度范围内。

另一个例子，如使用氢气做为助焊剂，若温度是一定的，反映时间则依氧化物的厚度而定。

当温度过高时，亦可能降低其活性，如松香在超过600℉（315℃）时，几乎无任何反应，如果无法避免高温时，可将预热时间延长，使其充分发挥活性后再进入锡炉。

也可以利用此一特性，将助焊剂活性纯化以防止腐蚀现象，但在应用上要特别注意受热时间与温度，以确保活性纯化。

4、润湿能力（Wetting Power）为了能清理材表面的氧化层，助焊剂要能对基层金属有很好的润湿能力，同时亦应对焊锡有很好的润湿能力以取代空气，降低焊锡表面张力，增加其扩散性。

5、扩散率（Spreading Activity）助焊剂在焊接过程中有帮助焊锡扩散的能力，扩散与润湿都是帮助焊点的角度改变，通常“扩散率”可用来作助焊剂强弱的指标。

本公司提供不同规格的锡线，可有各种不同合金成份，不同助焊剂类型以及线径选择。

产品具有下列优点：可焊性好，润湿时间短；钎焊时松香飞溅；线内松香分布均匀，连续性好；无恶臭味，烟雾少，不含毒害健康之挥发气体；卷线整齐、美观，表面光亮。

无铅锡线：配合无铅化电子组装需求，本公司的具有Sn-Cu，Su-Ag，Sn-Bi，Sn-Sb，Sn-Ag-Cu等合金成份的无铅锡线。

产品中铅含量严格控制在1000ppm以下。

另辅有精心改进的助焊剂以适应更高焊接温度下的活性需求，从而帮助您顺利过渡到无铅化制程。

免洗锡线：配合全球限制使用CFC 溶剂的《蒙特利尔国际公约》以及满足高精度、高可靠性电子产品的免清洗组装工艺，本公司配有多种合金比例和线径的免洗锡线供客选择。

具有焊点可靠、清洁、美观，焊后绝缘电阻高、离子污染低及焊后残留物极少等特点。

松香芯锡线：采用高品质松香配制而成。

松香芯分为：R 型（非活化），RMA型（中度活性）和RA 型（高度活性）共三种。

具有焊接时润湿性佳，焊点可靠，各种技术性能指针优良，用途广泛等特点。

永康市堰头福利厂配有多种合金比例和线径供客选择。

水溶性锡线：符合当今取消ODS物质的电子产品水清洗工艺流程。

具有焊接速度快、焊点光亮美观、焊后残留物极易用温水清洗等特点。

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焊锡丝焊接(线路)技术焊接材料焊锡丝作为所有三种级别的连接：裸片(die)、包装(package)和电路板装配(board assembly)的连接材料。

另外，锡/铅(tin/lead)焊锡丝通常用于元件引脚和PCB的表面涂层。

考虑到铅(Pb)在技术上已存在的作用与反作用，焊锡丝可以分类为含铅或不含铅。

现在，已经在无铅系统中找到可行的、代替锡/铅材料的、元件和PCB的表面涂层材料。

可是对连接材料，对实际的无铅系统的寻找仍然进行中。

这里，总结一下锡/铅焊接材料的基本知识，以及焊接点的性能因素，随后简要讨论一下无铅焊锡丝。

焊锡丝通常定义为液化温度在400°C(750°F)以下的可熔合金。

裸片级的(特别是倒装芯片)锡球的基本合金含有高温、高铅含量，比如Sn5/Pb95或Sn10/Pb90。

共晶或临共晶合金，如Sn60/Pb40，Sn62/Pb36/Ag2和Sn63/Pb37，也成功使用。

例如，载体CSP/BGA板层底面的锡球可以是高温、高铅或共晶、临共晶的锡/铅或锡/铅/银材料。

由于传统板材料，如FR-4，的赖温水平，用于附着元件和IC包装的板级焊锡丝局限于共晶，临共晶的锡/铅或锡/铅/银焊锡丝。

在某些情况，使用了锡/银共晶和含有铋(Bi)或铟剂类型以及线径选择。

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松香芯分为：R 型（非活化），RMA型（中度活性）和RA 型（高度活性）共三种。

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灯头专用锡线：针对照明行业的灯头焊接而开发，具有润湿性特佳、焊点可靠饱满、残渣无腐蚀等特点，本公司配有多种合金比例和线径供客选择。

(In)的低温焊锡丝成分。

焊锡丝可以有各种物理形式使用，包括锡条、锡锭、锡线、锡粉、预制锭、锡球与柱、锡膏和熔化状态。

焊锡丝材料的固有特性可从三个方面考虑：物理、冶金和机械。

物理特性对今天的包装和装配特别重要的有五个物理特性：冶金相化温度(Metallurgical phase-transition temperature)有实际的暗示，液相线温度可看作相当于熔化温度，固相线温度相当于软化温度。

对给定的化学成分，液相线与固相线之间的范围叫做塑性或粘滞阶段。

选作连接材料的焊锡丝合金必须适应于最恶劣条件下的最终使用温度。

因此，希望合金具有比所希望的最高使用温度至少高两倍的液相线。

当使用温度接近于液相线时，焊锡丝通常会变得机械上与冶金上"脆弱"。

焊锡丝连接的导电性(electrical conductivity)描述了它们的电气信号的传送性能。

从定义看，导电性是在电场的作用下充电离子(电子)从一个位置向另一个位置的运动。

电子导电性是指金属的，离子导电性是指氧化物和非金属的。

焊锡丝的导电性主要是电子流产生的。

电阻- 与导电性相反- 随着温度的上升而增加。

这是由于电子的移动性减弱，它直接与温度上升时电子运动的平均自由路线(mean-free-path)成比例。

焊锡丝的电阻也可能受塑性变形的程度的影响(增加)。

金属的导热性(thermal conductivity)通常与导电性直接相关，因为电子主要是导电和导热。

(可是，对绝缘体，声子的活动占主要。

) 焊锡丝的导热性随温度的增加而减弱。

自从表面贴装技术的开始，温度膨胀系数(CTE, coefficient of thermal expansion)问题是经常讨论到的，它发生在SMT连接材料特性的温度膨胀系数(CTE)通常相差较大的时候。

一个典型的装配由FR-4板、焊锡丝和无引脚或有引脚的元件组成。

它们各自的温度膨胀系数(CTE)为，16.0 ×10-6/°C(FR-4); 23.0 ×10-6/°C(Sn63/Pb37); 16.5 × 10-6/°C(铜引脚); 和6.4 × 10-6/°C(氧化铝Al2O3无引脚元件)。

在温度的波动和电源的开关下，这些CTE的差别增加焊接点内的应力和应变，缩短使用寿命，导致早期失效。

两个主要的材料特性决定CTE的大小，晶体结构和熔点。

当材料具有类似的晶格结构，它们的CTE与熔点是相反的联系。

熔化的焊锡丝的表面张力(surface tension)是一个关键参数，与可熔湿性和其后的可焊接性相关。

由于在表面的断裂的结合，作用在表面分子之间的吸引力相对强度比焊锡丝内部的分子力要弱。

因此材料的自由表面比其内部具有更高的能量。

对熔湿焊盘的已熔化的焊锡丝来说，焊盘的表面必须具有比熔化的焊锡丝表面更高的能量。

换句话说，已熔化金属的表面能量越低(或金属焊盘的表面能量越高)，熔湿就更容易。

冶金特性在焊锡丝连接使用期间暴露的环境条件下，通常发生的冶金现象包括七个不同的改变。

1.塑性变形(plastic deformation)。

当焊锡丝受到外力，如机械或温度应力时，它会发生不可逆变的塑性变形。

通常是从焊锡丝晶体结合的一些平行平面开始，它可能在全部或局部(焊锡丝点内)进行，看应力水平、应变率、温度和材料特性而定。

2.连续的或周期性的塑性变形最终导致焊点断裂。

3.应变硬化(strain-hardening)，是塑性变形的结果，通常在应力与应变的关系中观察得到。

回复过程(recovery process)是应变硬化的相反的现象，是软化的现象，即，焊锡丝倾向于释放储存的应变能量。

该过程是热动力学过程，能量释放过程开始时快速，其后过程则较慢。

对焊接点失效敏感的物理特性倾向于恢复到其初始的值。

仅管如此，这不会影响微结构内的可见的变化。