2.2 焊接材料

2.2.1 常用焊料

焊料按其组成成分,有锡铅焊料、银焊料、铜焊料;按照使用的环境温度有高温焊料(电子设备在高温环境下使用的焊料)、低温焊料(电子设备在低温环境下使用的焊料)。在实际使用中应根据电子产品的组成情况、组装工艺要求等对焊料进行正确的选取和应用。

1)常用的焊料形状

在电子装联焊接工艺中常用的焊料形状有棒状、丝状、膏状和预成型的焊料。这些不同的焊料形状各有其用途。

(1)棒状焊料

棒状焊料又称条状焊料,主要用于浸渍焊和波峰焊。使用时直接将棒状焊料熔于焊接设备的焊料槽中,根据焊料合金成分控制所需焊接温度。

(2)丝状焊料

丝状焊料主要用于烙铁焊接,可制成实心状焊料,也可制成有芯焊料,中空部分填装活性焊剂和树脂,起助焊作用。这种中空的锡铅焊料通常又称为焊锡丝。

(3)膏状焊料

膏状焊料一般称为焊膏,主要用于再流焊,是SMT(表面组装技术)焊接工艺的主要焊料形式。关于焊膏的详细知识在本章2.4节中专门介绍。

(4)预成型焊料

预先将焊料制成片状、盘状、带状、环状和球状等不同形式,根据需要选用。

关于焊料的形状制品,在国际标准ISO 9453中规定了软钎焊料在产品单元中的制造要求与化学成分。产品单元随焊料变化表见表2-1。

表2-1 产品单元随焊料变化表

电子装联中使用最多、最广泛的是焊锡丝。焊锡丝是在丝的芯灌注配制好的助焊剂,灌注一股的称为单芯焊料,灌注两股的是双芯焊料,最多灌注三股。目前两芯和三芯助焊剂的焊锡丝已基本不用了,主要使用单芯焊锡丝。这种带助焊剂芯的焊锡丝如图2-1所示。

图2-1 带助焊剂芯的焊锡丝

在实际操作中,对规格不同的焊锡丝应该根据产品的焊接端子大小进行选择,这样可以提高焊接效率,并保证焊接质量。否则一个大的焊接端子用很细的焊锡丝焊接,就会在焊接端子上长时间地加热,并不断地送焊锡丝,这样下去对焊接质量是十分不利的。

这里提供一个焊接端子大小与焊锡丝的选择,以供参考,见表2-2。

表2-2 焊接端子大小与焊锡丝的选择表

2)常用的合金焊料

按合金的主要成分来看,焊料有以下几类。

(1)锡-铅(Sn-Pb)系焊料

这种焊料品种繁多,使用广泛,目前仍是电子装联工艺和表面组装工艺中最常用的焊料。后面会对这种焊料有专门介绍。

(2)锡(Sn)系焊料

锡系焊料的组成中不含铅Pb,而在其中加入Au、Ag、Sb等金属,属于高温焊料。

(3)铅(Pb)系焊料

铅系焊料的组成中不含Sn,与Au、Ag和Sb等形成共晶合金,但因生成脆性的金属间化合物,机械强度差,当Pb含量偏高时毒性较大。

(4)铝(Al)系焊料

铝系焊料主要以Al-Si或Al-Ge合金的形式使用,它们的熔化温度高。

(5)金(Au)系焊料

Au的电性能优良,化学性能稳定,但其与Sn、Pb系金属间生成的化合物存在机械性能差的缺点,且价格昂贵。如在纯Au中加入20%的Sn,则熔点下降至280℃,变成润湿性很好的焊料,具有稳定的化学特性和机械特性。

(6)铟(In)系焊料

铟系焊料最大的特点是熔点低,与Sn相比,In对Ag、Au和Pb的溶蚀作用小,常用于混合电路的焊接。但因In的价格昂贵,仅限于一些特殊用途。