電子產(chǎn)品組裝過程用輔助材料及應(yīng)用

1、  您要打印的文件是：電子產(chǎn)品組裝過程用輔助材料及應(yīng)用 打印本文電子產(chǎn)品組裝過程用輔助材料及應(yīng)用作者：佚名    轉(zhuǎn)貼自：本站原創(chuàng)    點擊數(shù)：77                     電子產(chǎn)品組裝過程用輔助材料及應(yīng)用 在制造過程中不便具體定位，但又是必不可少的物料，統(tǒng)稱之為輔助材料

2、。 具體到各種輔助材料，它們的品類很多，但就其功能而言，它們不外乎是焊料、助焊劑、膠粘材料和清洗劑四種。一、焊料 焊料，隨著焊接方法 不同，其材料是多種多樣的。這里所指的材料是軟釬焊及其材料。 在電子組裝中，軟釬焊的焊料主要是指鉛（Pb）錫（Sn）合金。隨著其用途不同，其含鉛量在595的范圍內(nèi)變化。此外還有含銻（Sb）和銀（Ag）的焊料，并有由含鉍（Bi）、鎘（Cd）及鋅（Zn）組成的低溫焊料和無鉛焊料，這些焊料的熔點變化及其金屬成份如下圖所示： 1.1  鉛錫合金 軟釬焊是利用熱使焊料熔化，使兩種或多種不熔化的母材實現(xiàn)機械和電器聯(lián)接

3、的方法，它是一種最古老的焊接方法，遠在鐵器時代，人類就已經(jīng)采用這種釬焊方法了。1.1.1  錫 錫是一種延展性很好的銀白色金屬，在常溫下的物理化學(xué)性質(zhì)都相當(dāng)穩(wěn)定。 （1）物理性質(zhì) 錫乃軟質(zhì)低熔點金屬，有兩種晶格結(jié)構(gòu)，即a錫和b錫，a錫稱為灰錫，b錫又稱為白色錫，其變相溫度為13.2，在13.2以上乃b錫，當(dāng)溫度低于50時，金屬錫便變?yōu)榉勰畹幕义a。在俄國的沙皇時代，其軍大衣的鈕扣曾用錫鑄造，可是，在一個嚴寒的冬天，發(fā)現(xiàn)這些鈕扣不翼而飛，在相應(yīng)的地方只留下一灘灘灰色的粉末。其實就是這種變化所造成的。此外，純錫還會生長出一種錫須的須狀物，若發(fā)生在電子組裝板上

4、，就可能導(dǎo)至電子電路的短路，因此，純錫不能用于電子組裝。焊錫合金之各種組成Solder Alloy Composltions組 代    成號 錫 鉛 銻 鉍 max. 銀 max. 銅 max. 鐵 max. 鋅 max. 鋁 max. 砷 max. 鎘 max. 其他雜質(zhì)總量 近似溶點            

5、60; 固化 液化Sn96 余  量 0.10，max   3.604.40  0.20  0.005  0.05 0.005  221 221Sn70 69.571.5 余  量 0.200.50 0.25   0.08 0.02 0.005 0.005 0.03  0.08 183&#

6、160;193Sn36 62.563.5 余  量 0.200.50 0.25   0.08 0.02 0.005 0.005 0.03  0.08 183 183Sn63 61.562.5 余  量 0.200.50 0.25 1.752.25 0.08 0.02 0.005 0.005 0.03  0.08

7、0;179 179Sn60 59.561.5 余  量 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.03  0.08 183 191Sn50 49.551.5 余  量 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.25  0.08 

8、193 216Sn40 39.541.5 余  量 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 193 238Sn35 34.536.5 余  量 1.602.00 0.25  0.08 0.05 0.005 0.005 0.02  0.08 18

9、5 243Sn30 29.531.5 余  量 1.401.80 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 185 250Sn20 19.521.5 余  量 0.801.20 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 184&

10、#160;270Sn10 9.011.0 余  量 0.20.max 0.03 1.702.40 0.08  0.005 0.005 0.02  0.40 268 290Sn5 4.55.5 余  量 0.50.max 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 308

11、60;312Sb5 94.0,min, 0.20.max 4.006.00   0.08 0.08 0.005 0.005 0.05 0.03 0.03 235 240Sb80 余  量 78.580.5 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 183 

12、277Sb70 余  量 68.570.5 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 183 277Sb65 余  量 63.565.5 0.200.50 0.25  0.08 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 183 24

13、6Ag1.5 0.751.25 余  量 0.40.max. 0.25 131.70 0.30 0.02 0.005 0.005 0.02  0.08 309 309Ag2.5 0.25,max 余  量 0.40.max. 0.25 2.32.70 0.30 0.02 0.005 0.005 0.02  0.03&#

14、160;304 304Ag5.5 0.25,max 余  量 0.40.max. 0.25 5.06.00 0.30 0.02 0.005 0.005 0.02  0.03 304 380 （2）化學(xué)性質(zhì) 錫的化學(xué)性質(zhì)如下： a)在大氣中耐腐蝕性能好，不受水、氧氣、二氧化碳的作用，不失去金屬光澤。 b)能抗有機酸的腐蝕，對中性物質(zhì)來說，有較高的抗腐蝕性。 c)錫是一種兩性金屬，能與強酸和

15、強堿起化學(xué)反應(yīng)。1.1.2  鉛 鉛也屬于一種易加工的軟質(zhì)金屬，是一種灰白色金屬，大量地攝入對人體有害。 （1）物理性質(zhì) a)比重大，密度大 b)膨脹系數(shù)大 c)導(dǎo)電率低 d)熔點低327 4 e)有潤滑性 純金屬鉛也不宜用于電子裝聯(lián) （2）化學(xué)性質(zhì) a)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：不與空氣、氧、海水、含有氯成份的水，苯酚、碳酸鈉、食鹽、丙酮、氫氟酸等起反應(yīng)。 b)基本不被乙炔、無水醋酸、硫酸與硝酸的混合物腐蝕。  c)稍受醋酸、檸檬酸、鹽酸腐蝕 d)受硝酸、

16、氧化鎂嚴重腐蝕1.1.3  鉛錫合金 前面已經(jīng)談到，不論是純錫或是純鉛都不宜用于電子裝聯(lián)，而只是采用它們的合金，在實際應(yīng)用中，Sn63Pb37的熔點最低，在電子裝聯(lián)中用量最大。 在論及鉛錫合金時，必定要從金相學(xué)的角度而討論其相圖，從相圖上可以讀出，不論是純錫或是純鉛它們的熔點都比較高，鉛的熔點是327.4，而錫的熔點是238.9，將它們?nèi)刍谝黄鹦纬摄U錫合金后，在相圖中的E點（Sn62.7，Pb37.3）這個組成部分的合金的熔點最低，只有183，并且由固態(tài)直接變?yōu)橐后w，而冷卻的時后又是直接由液體變?yōu)楣虘B(tài)。而另何其他成份的金屬都會要經(jīng)過一個固液共存的膏狀態(tài)。而且熔點

17、也普遍升高。 在相圖中，E點稱為共晶點，BEC稱為共晶線 AED為液態(tài)線 ABE、ECD為固相線，在這些線的下部，任何比例的合金都呈固態(tài)。在固相線和液相線之間的部分為半熔融態(tài)或稱之為膏狀態(tài)。1.2.4  焊料中鉛的作用 在焊接過程中，從冶金學(xué)的角度來看，金屬錫會與母材表層形成合金。而鉛在任何情況下，幾乎不起反應(yīng)。那么，為什么還要把鉛作為焊料的一種成分呢？下面，就闡述鉛的作用。 在錫中加入鉛后，可獲得錫和鉛都不具備的優(yōu)良特性，其內(nèi)容如下。 （1）降低熔點，便于焊接 232以下，錫是不會熔化的。不達到327鉛也不會熔化

18、。兩者比焊料的熔化溫度183高。如將錫鉛兩種金屬混合，就可獲得比兩種金屬熔點都低的焊料。因其熔點低，所以操作時比較方便。 （2）改善機械特性 錫的抗拉強度約為1.5kg/mm2，鉛約為1.4kg/mm2。如果將兩者混合起來組成焊料時，抗拉強度可達45kg/mm2左右。剪切強度也如此，錫約為2kg/mm2，鉛約為1.4kg/mm2，二者組成焊料后，約為33.5 kg/mm2。焊接后，這個值會變得更大。這樣一來，機械特性就得到很大的改善。 （3）降低界面張力 焊料的擴散性，即潤濕性，會因表面張力及粘度的下降得到改善，從而增大了流動性（見表2.3及圖2.3）&

19、#160;（4）抗氧化，鉛是穩(wěn)定的金屬，不易氧化，使焊點抗氧化性能增加。 （5）錫中加入鉛可以免灰錫的影響。 （6）避免產(chǎn)生晶須；隨著金屬鉛的加入，含錫量70以下的各種鉛錫焊料，都可以避免錫須的產(chǎn)生。1.1.4  焊料中的雜質(zhì)及其影響 焊料中有微量其它金屬以雜質(zhì)的形式混入。有些雜質(zhì)是無害的，有些雜質(zhì)則不然，即使混入微量，也會對焊接作和焊接點的性能造成各種不良影響。 另外，根據(jù)不同的含量，有的反而能起到改善焊料特性的作用，這就不能單純地作為雜質(zhì)來處理了，此時的焊料就被稱為“摻某某焊料”。 （1）主要雜質(zhì)的性質(zhì) 焊料的主要成分是

20、錫和鉛，除此之外，含有的微量金屬即為雜質(zhì)。雜質(zhì)對焊料的性能會產(chǎn)生很大的影響，由于含量的不同也會產(chǎn)生很大的差異。下面，就介紹雜質(zhì)金屬及含有這些雜質(zhì)金屬的焊料的一般特性。 a)鋅（Zn）：如含量達0.001%左右，其影響就會表現(xiàn)出來；如達0.01%，就會對焊點的外觀，焊料的流動性及潤濕性造成不良影響。它是焊接工作中最忌諱的金屬之一。 b)鋁（Al）：此金屬也對焊料的流動性和潤濕性有害，它不但影響外觀和操作，而且容易發(fā)生氧化和腐蝕。含量達0.001%時，其影響就會表現(xiàn)出來。 c)鎘（Cd）：它具有降低熔點的作用，并能使焊料的晶粒變得粗大而失去光澤。如含量超過0.001%

21、，就會使流動性（氧化物等所謂非金屬夾雜物的存在會降低焊料的流動性，增大粘性）降低，焊料則會變脆。 d)銻（Sb）：可使焊料的機械強度和電阻增大。當(dāng)含量在0.33時，焊點成形極好。如含量在6以內(nèi)，不但不會出現(xiàn)不良影響，還可以使焊點的強度增加。又因可增大焊料的蠕變阻力，所以可用在高溫焊料中。當(dāng)含量超過6時，焊料會變得脆而硬，流動性和潤濕性變差，抗腐蝕性減弱。另外，含銻的焊料不適于含鋅的母材。 e)鉍（Bi）：鉍可使得焊料熔點下降，并變脆。 f)砷（As）：即使含量很少，也會影響焊點外觀，使硬度和脆性增大，但可使流動性略有提高。 g)鐵（Fc）：熔點增高，不易

22、操作，還會使焊料帶上磁性。 h)銅（Cu）：熔點增高，增大結(jié)合強度。如含量在1以內(nèi)，則會使蠕變阻力增加。另外，焊料中含有少量的銅（12），可以抑制焊錫對電烙鐵頭的熔蝕（因銅和錫相互擴散引起），并可用于焊接細線。 i)磷（P）：量小時會增加焊料流動性，量大時則會蝕電烙鐵頭。 表2.9所示為焊料雜質(zhì)含量對操作和結(jié)合性能影響的實驗結(jié)果。 表中列舉的鋅、鋁、鎘等雜質(zhì)均屬有害雜質(zhì)，即使是0.001%的含量，不但會使焊點外觀變差，而且會明顯地影響潤濕性和流動性，給焊接工作增加困難。      表2.9

23、60; 焊料的雜質(zhì)和各種特性雜質(zhì) 機械特性 焊接性能 熔化溫度變化 其   它銻 鉍 鋅 鐵 鋁 砷  磷 鎘 銅 鎳 銀  金 拉抗 強度增大，變脆 變脆   結(jié)合力減弱 脆而硬   變脆 脆而硬 變脆 超過5容易產(chǎn)生氣體 變脆 潤濕性流動性降低  流動潤濕性降低 不易操作 流動性降低 流動性提高一些  少量會增加流動性影響光澤，流動性降低 焊接性能降低 需活性焊劑 適用于陶瓷 失去光澤 熔化區(qū)變窄 熔點降低  熔

24、點提高     熔化區(qū)變寬 熔點提高 熔點提高 熔點提高 電阻增大 冷卻時產(chǎn)生裂紋 多孔表面晶粒粗大 帶磁容易附在鐵上 容易氧化、腐蝕 形成水泡狀、針狀結(jié)晶 熔蝕銅 多孔、白色 粒狀不易溶化合物 形成水泡狀結(jié)晶 耐熱性增加 呈白色表2.10  焊料雜質(zhì)的標準值雜質(zhì) JISZ32821972   MIL QQS571d B級 A級 S級 銻 銅 鉍  鐵 鋁 砷 1.0以下 0.08以下   其它0.35 0

25、.30以下 0.05以下 0.05以下 0.005 以下 0.03 以下 0.005 以下 0.03 以下 0.10 以下 0.03 以下 0.03 以下 0.005 以下 0.02 以下 0.005 以下 0.03 以下 0.20.5* 0.08 以下 0.25 以下 0.005 以下 0.02 以下 0.005 以下 0.03 以下* MIL標準中的雜質(zhì)容許植，因含錫百分比略有不同。 最近，隨著電子設(shè)備、零部件和元器件向小型化發(fā)展，對焊接的要求更嚴格了。以前，聯(lián)邦標準QQS571是保證焊接達到合乎要求的某一最低水平的一個標準。此標準至今還很有效，但從使用情況來

26、看，其中規(guī)定的雜質(zhì)容許值偏高。1.1.5  鉛錫合金產(chǎn)品 對于鉛錫合金除了按其百分比構(gòu)成不同而派生出很多種合金外。成份為Sn63Pb37的焊料，從形狀和用途上又分為   1、錫條 錫條，就形態(tài)上又分為兩類 a.鉛錫合金電鍍陽極棒用于電鍍 b.普通焊錫條用于各種焊接按制造工藝分類 a.鑄造成型結(jié)構(gòu)疏松、夾渣較多、表面粗糙 b.鍛壓成型結(jié)構(gòu)緊密，表面光潔 c.真空鑄造成型結(jié)構(gòu)緊密，表面光潔 錫條通常用于波峰焊，浸焊等需要大量使用焊錫的工序，前面已經(jīng)討論過雜質(zhì)對焊點可能造成的危害，

27、因此，必須將有害雜質(zhì)量的量控制在一定的范圍內(nèi)，按JSTD006的規(guī)定：焊錫中有害雜質(zhì)的允許含量鉛錫焊料中有害雜質(zhì)含量一覽表雜質(zhì)金屬 允許含量 雜質(zhì)金屬 允許含量銀（Ag） <0.05 鋁（Al） <0.005砷（As） <0.03 金（Au） <0.05鉍（Bi） <0.10 鎘（Cd） <0.002銅（Cu） <0.08 鐵（Fe） <0.02銦（In） <0.10 鎳（

28、Ni） <0.01銻（Sb） <0.50 鋅（Zn） <0.0031.1.6  確定焊料成份的方法 密  度 利用第四章第三節(jié)四條給出的公式或圖4.30，由密度可以求得錫鉛合金的錫含量。 冷卻曲線 計算焊料成份可以用焊冷卻曲線。對此不詳細討論（見第四章第二節(jié)二條）。這里要提一下的是：冷卻曲線的形狀與決定曲線的方法有關(guān)，因此常常有必要將它們與標準曲線進行比較。 儀器法 可以采用很多方法： （1）用b射線儀測量（b背散射法）；  （

29、2）X射線螢光分析：該方法還可用于確定焊槽內(nèi)的被沾污情況（As、Fe和Al除外）。借助一些措施，像樣品整個的均勻化，制作良好的校準標準以及元素間校正等，精確度可達5；所以，在這種情況下R因此，r8525千克/立方米。 GO釣子的重量GS鉤子試樣重量GSW鉤子試樣浸在水中的重量（水中已加了一、二滴表面活性物質(zhì)）GOW鉤子浸入水中的重量（浸入的深度與以上測量大體相同）1.1.8  調(diào)整焊料槽的錫鉛比 當(dāng)兩種不同的錫鉛合金混合時，總質(zhì)量為：M總M1M2；如果合金中錫的百分比為m1，則混合后錫的百分比為： 通常，希望有一定的錫百分比m錫，而m1（焊槽內(nèi)錫的百分比

30、），m2（添加合金的錫的百分比），M1（焊槽內(nèi)合金的質(zhì)量）是已知的，而M2是所要求的。 于是：實例：焊槽內(nèi)有10千克焊料其含錫量為55。 如果要把含錫量提高到60，該焊槽要加多少錫？M110；m1=55；m2100；m錫60：因此，要使焊槽達到共晶成份（62錫）需要1.84千克錫（圖4.30）。如果添加的是含80錫的合金而不是純錫，為使焊槽內(nèi)含62的錫，需要加入大約3.9千克的合金。（iii）X射線衍射儀，精度大約為20； （iV）極化圖；這種電化學(xué)法非常靈敏精確，但較費事； （V）原子吸收光譜儀：本儀器廣泛用于決定雜質(zhì)和少量合金添加劑，對于焊料的主要成

31、份它給出的精度大約是1.5。 所有這些方法都需要專門的設(shè)備。輻射法通常用于樣準標準，用試驗樣品與它比較?？墒?，焊料的標準即使在室溫下也會老化。所以一定要考慮系統(tǒng)誤差。例如，一塊錫一鉛共晶校準樣品，一年之后，由于析出的影響可以發(fā)生很大的變化，以致從X射線衍射儀上顯示出來試樣的含錫量已超過1。 濕化學(xué)法 對于軟焊料合金，這種方法仍然是最可靠的。美國材料試驗標準、英國標準等給出了標準方法。1.1.7  確定焊料合金密度的方法 用個勺子從焊槽中取出適量的合金（大約5立方厘米）。在波峰焊焊槽內(nèi)，要直接從波上取焊料；在靜止槽內(nèi)，必須先刮去氧化膜，并攪動焊槽

32、，然后再取焊料。 把勺子里的焊料倒入一個含幾毫升聚二醇的試樣淺盒內(nèi)（剩下的焊料可以回焊槽）。為了得到光滑的試樣，試樣的收縮凹坑適合于表面，因此一定要讓焊料在不受振動和沒有氣流的地方慢慢地冷卻。為了這一目的，要把淺盒放在幾條聚四氟乙烯或硬紙板上，如果有必要，還得加上蓋。在樣品的一端，穿一個直徑為2到4毫米的孔，以便秤重時可以用簡單的方法把樣品掛起來，而且還抑制了細孔和裂縫的產(chǎn)生。然而，將樣品進行徹底地清洗，先用水再用酒精。 密度可以從下式計算得：P 式中用到的符號的意義如圖4.29所示。為了精確計算，一定要考慮溫度對水的密度的影響，但在多數(shù)情況下，用r998千克/立

33、方米（在22下成立）精度已足夠。取r1000千克/立方米，系統(tǒng)上給出的密度過高（如price和Smith表）。 這種確定密度的方法的精度依賴于制備無細孔和無裂縫樣品成功的程度，這就是為什么必須十分小心地制備樣品的原因。即使這樣，精度不會高于0.5。按照這個精度，焊料合金含錫量的計算精度約在1之內(nèi)。 這個方法是應(yīng)用阿基米德定律來測量試樣的體積，為得到盡可能準確的數(shù)字，制作試樣和浸入水中都應(yīng)小心避免產(chǎn)生氣泡，氣泡的產(chǎn)生會使金屬測得體積比實際體積偏大，也將直接影響測量精度。 GO0.2159克 GS34.3938 GSW0.2077 T22 1.1.9  波峰焊錫槽中雜質(zhì)的清除 熔融的鉛錫合金對于許多金屬而言，它是一個很好的溶劑，其中金、銀、銅在熔融焊錫中溶解最快。如果零件上鍍上了金，幾個微米厚的金層會在很短的時間內(nèi)被溶掉，從金屬在靜止錫槽中的溶解速率圖可知，在焊接溫度（低于260）范圍內(nèi)金與銀的溶解速率最快，而鎳的溶解速率最小，因而被波峰焊的錫