PCB科技 - 探索電路板的最佳焊接方法

為了探索PCB電路板的最佳焊接方法，介紹如下：

1——錫潤濕效應

當熱的液態焊料溶解並滲透到待焊接金屬的表面時，稱為金屬浸錫或金屬浸錫。 焊料和銅的混合物分子形成了一種新的合金，部分由銅製成，部分焊接。 這種溶劑作用被稱為錫浸，它在每個部分之間形成分子間鍵，形成金屬合金共晶。 良好的分子間鍵的形成是焊接過程的覈心，它决定了焊接接頭的强度和質量。 只有銅的表面沒有被污染，沒有暴露在空氣中形成的氧化膜被錫潤濕，焊料和工作表面需要達到適當的溫度。

2-表面張力

每個人都熟悉水的表面張力。 這種力使塗有油脂的金屬板上的冷水滴保持球形。 這是因為在這個例子中，使固體表面上的液體傾向於擴散的附著力小於其內聚力。 用溫水和洗滌劑清洗以降低其表面張力。 水會滲透到塗有油脂的金屬板中，並向外流動，形成一層薄層。 如果附著力大於內聚力，就會發生這種情況。

錫鉛焊料的內聚力甚至大於水的內聚力，使焊料球體的表面積最小化（在相同體積下，球體與其他幾何形狀相比具有最小的表面積，以滿足最低能量狀態的需要）。 助焊劑的作用類似於清潔劑對塗有油脂的金屬板的作用。 此外，表面張力高度依賴於表面的清潔度和溫度。 只有當粘附能遠大於表面能（內聚力）時，才能產生理想的粘附。 錫

3-金屬合金的生產

銅和錫之間的金屬間鍵形成晶粒。 晶粒的形狀和大小取決於焊接過程中溫度的持續時間和强度。 焊接過程中較少的熱量可以形成精細的晶體結構，形成具有最佳强度的優秀焊接點。 反應時間過長，無論是由於焊接時間過長還是溫度過高，或兩者兼而有之，都會導致粗糙的晶體結構，這種結構是礫石狀的，很脆，剪切强度低。

銅被用作金屬基底，錫鉛被用作焊料合金。 鉛和銅不會形成任何金屬合金。 然而，錫可以滲透到銅中。 錫和銅之間的分子間鍵在焊料和金屬的結合表面上形成金屬。 合金共晶Cu3Sn和Cu6Sn5。

金屬合金層（n相+ε相）必須非常薄。 在鐳射焊接中，金屬合金層的厚度約為0.1mm。在波峰焊和手工焊中，良好焊點中的金屬間結合厚度大多大於0.5μm。由於焊點的剪切强度隨著金屬合金層厚度的新增而降低， 通常試圖將金屬合金層的厚度保持在1μm以下，這可以通過使焊接時間盡可能短來實現。

金屬合金共晶層的厚度取決於形成焊點的溫度和時間。 理想情况下，焊接應在220秒內完成，而不是大約2秒。 在這種情況下，銅和錫的化學擴散反應將產生適量的金屬。合金結合資料Cu3Sn和Cu6Sn5的厚度約為0.5μm。金屬間結合不足在冷焊點或焊接過程中未升高到適當溫度的焊點中很常見，這可能會導致焊接表面被切斷。 相反，過厚的金屬合金層在過熱或焊接時間過長的焊點中很常見，這將導致焊點的抗拉强度非常弱。

4-詹田角

當焊料的共晶點溫度高出約35°C時，當一滴焊料放在塗有熱焊劑的表面上時，就會形成彎月面。 在一定程度上，金屬表面浸錫的能力可以通過彎液面的形狀來評估。 如果焊料彎液面有明顯的底切邊緣，形狀像塗了油的金屬板上的一滴水，或者甚至傾向於球形，則金屬是不可焊接的。 只有彎液面被拉伸到小於30。 它在小角度上具有良好的可焊性。

在製作電路板的過程中，PCB工廠應該掌握電路板的最佳可焊性方法。