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焊接机对焊料的润湿与润湿力要求

钎焊俗称焊接。焊接是依靠液态焊料填满母材的间隙并与之形成金属结合的一种过程,或者是用比母材熔点低的金属材料熔化,使其与母材结合到一起的过程。例如,波峰焊是利用熔融焊料循环流动的波峰面与插装有元件的 PCB 焊接面相接触,使之完成焊接过程;再流焊则是将焊膏事先放置在元件与 PCB 焊盘之间,加热后通过锡膏的熔化从而将元件与 PCB连接起来。上述例子说明,焊接包括两个过程;一是焊料在被焊金属表面铺展并填满焊缝的过程;二是焊料同被焊金属之间发生相互作用。因此要得到一个优质的焊点,首先必须在液态焊料充分填满全部焊缝间隙,又与母材之间有良好相互作用的条件下才能获得。在焊接过程中,我们把熔融焊料在被焊金属表面上形成均匀、平滑、连续并且附着牢固的合金的过程,称为润湿,正是由于合金层的生成,保证了焊点的电气接触性能和良好的附着力,形成了合金后,才能使被焊金属不再恢复到润湿前的那种形状。

熔化的焊料要润湿固体金属表面必须具备以下条件:

(1)液态焊料与母材之间应能互相熔解,即两种原子之间有良好的亲和力。通常两种不同金属互熔的程度,取决于原子半径以及它们在元素周期表中的位置和晶体类型。一般来说,若在周期表中位置相近、晶格类型相同,则互熔的比例就大。此外,还与两者原子之间的半径有关。若从原子结构的微观来看,两种金属界面上的原子有两种形式的键:一种是同类原子之间的键,另一种是和其他金属原子之间的键,这两种形式键的结合取决于各种金属对金属的键合能,它们的表观形态就是两种金属在固态时相互熔解的程度。

(2)焊料和母材表面必须“清洁”,这里的“清洁”指焊料与母材两者的表面都没有氧化层,更不能有污染。洁净的金属表面均存在着原子引力所构成的力场,当焊料和母材R紧密接近,并达到产生互相吸引以致结合的距离时(通常与两原子核间距有关),这时熔

焊料就会立即在母材表面铺展开来。

在焊接过程中,我们将由于清洁的熔融焊料与被焊金属之间的相接触而导致润湿的原子之间相互吸引的力称为润湿力。例如,当将铜丝垂直浸到熔化的锡铅焊料锅中,焊料会和到铜丝表面上,但爬升的高度则与铜丝表面的清洁度有关。

当焊料与被焊金属之间存在有氧化物或污垢时,这些氧化物就会成为障碍,防碍熔化的金属原子自由地接近,这样就不会产生润湿作用,因此在再流焊过程中尽管在元件与焊盘间涂放了锡膏,并且受到加热,但如果元件/PCB 之一出现严重氧化,则仍然得不到良好的惧接效果。这就是人们经常提到的产生“虚焊”的主要原因之一。

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