焊 接 原 理 与 焊 锡 性 改 善

焊接原理與銲錫性改善:

一. 電路板組裝之焊接

二. 銲料對焊接的影響

三. 助焊劑之組成與功用

四. 無鉛焊墊之現狀

五. 介面合金共化物

六. 沾錫天平之詮釋

七. 電路板焊錫性試驗(ANSI / J-STD-003)

八. 焊錫性檢驗之詮釋

一.電路板組裝之焊接

1. 焊接之一般原則

1.1空板烘烤除濕

1.2預熱

1.3助焊劑

2. 手焊

2.1焊槍手焊

2.2焊錫絲

2.3焊槍手焊過程及要點

注意: 小零件或細腿處的手焊作業為避免過熱傷害起見可另加臨時性散熱配件如今屬之鱷魚夾。

3. 浸焊(或拖焊)

4. 波焊

4.1 助焊劑

4.1.1泡沫型FLUX

4.1.2噴灑型Spary Fluxing

4.1.3波峰型(Wave Flux) 4.2 預熱

4.3 波焊錫溫管理

4.4 波面接觸

4.5 接觸的細節

4.6 氮氣環境的協力

4.7波焊不良錫球的發生

4.8波焊的問題與原因

5. 錫膏熔焊

5.1 錫膏的選擇與儲存5.2 錫膏的佈著及預烤

5.3 高溫熔焊

熔焊-是利用紅外線、熱空氣或熱氮氣等,使印妥及已黏著各引腳的錫膏,進行高溫熔融而成為焊點者,謂之”熔焊”。

5.3.1 紅外線與熱風

5.3.2自動輸送流程

二. 銲料對焊接的影響

軟焊(Soldering) :熔點430℃以下(錫焊)

硬焊(Brazing) :熔點430℃(以上係含銀之高溫高強度焊接)

1. 共熔(晶)銲錫(Eutectic Composition)

1.1共熔合金:銲錫焊料(solder)主要成分為錫與鉛,其他少量尚有銀、鉍、銦等,各有不同的熔點(M.P.)但其主要二元合金中以Sn63/Pb37之183℃為最低(正確比例為(Sn61.9/Pb38.1)由於其液化熔點(Liquidus Point) 與固化熔點(Solidus Point)的往返過程中,均無過度期間的漿態(pasty)出現;也就是以將稍高的”液化熔點”與較低的”固化熔點”兩者合而為一,故稱謂『共熔合金』。

2.銲料之特性

2.1熱應力(stress)-(單次高低溫急劇變化)

熱循環(Thermal Cycling,又稱為熱震盪Thermal shock)-多次

高低溫急劇變化(備註:熱衝擊為JIS日文化語不是正規之英

文意思)

2.2抗拉強度與抗剪強度(如圖)

2. 3焊點強弱與助焊劑,焊錫性及IMC有關,強度與添錫量多少無

關,錫量太多反而無益。焊接時間不宜超過5秒,愈久愈糟,焊溫不可太高。

3.銲料與製程

3.1合金互熔(如圖)-銲料與底銅之間形成居中的介面層

3.2沾錫過程(如圖)-接觸角愈小,沾錫性或焊錫性愈好

3.3介面合金共化物IMC(Intermatallic Compound Layer)

3.3.1良性ηphase(希臘字母-Eta)與惡性ε-phase(Epsilon)

4.銲點的後續故障(Solder Joint Failure)

4.1引腳、焊點合金、與焊墊(板材)之熱脹係數無法吻合匹配,且

經過多次變化中,焊點會因膨脹之疲勞而逐漸發生故障,會因

潛變(Greep)而導致焊點破裂。

5.錫膏(Solder Paste Or Solder Cream)規範J-STD-005

5.1錫膏之組成是由錫牽合金的小力微球(正式稱銲錫粉Solder Powder)再混合特殊高黏度助焊膏混合物(Flux Binder),而成灰

色膏體。

5.2抗垂流劑(Thixotropic Agent,又稱搖變劑)

5.3錫粉(Solder Powder)-主球體重量比值在82-92%之間,而較小粒子(15um以下),在熔焊時容易從主體中被沖擠出來。

三.助焊劑之組成與功用

1. 助焊劑之功能

1. 1活性物質可將帶焊表面的氧化物與雜質予以還原性清除

1. 2焊接前,於組裝板行走高溫環境中,尚可繼續保護待焊表

面免於被氧化及協助傳熱

1.3協助助焊墊向外排除各種污穢物

2. 助焊劑之化學成分

2.1載劑(Carrier Materials)

2.2活性劑(Activator)

2.3溶劑(Solvent)

2.4濕潤劑(Wetting Agent)

3. 助焊劑之品質要求

ANSI/J-STD-004(如表)

**J-STD=(IEC+IPC兩個協會合作)

4. 電子用助焊劑之分類

4.1樹脂型-松脂型及非松脂型

非活性、鹵素活性、非鹵素活性4.2有機型-水溶及非水溶性

4.3無機型(太酸了,較不適用)-鹽類、酸類、胺類

5. 樹脂型(Resin)助焊劑之分類及化性

松香類(Rosin)→松脂酸(Abietic Acid)

5.1 R-Type--

5.2RMA Type

5.3RA Type

6. 松香主劑外之助劑

6.1活性劑(Activators)

6.2發泡劑(Foaming Agents)

6.3安定劑(如:烷基式胺類-Alkanol Amines)

6.4溶劑(異丙醇-IPA)

7.水溶性助焊劑之化學成分

7.1溶劑(Solvent)

7.2載劑(Carrier Materials)

7.3濕潤劑(Wetting Agent)

7.4化學活性劑(Activator)

8.錫膏助焊劑

8.1抗垂流劑

8.2增稠黏著劑