焊锡原理    更新日期： 2007-4-18 30  第一章　　焊　锡　原　理  在研究焊锡工程所用的材料之前，我们必须先清楚地了解焊锡的基本原理．否则，我们便无法用目视来检验焊锡后锡铅合金与各种零件所形成的焊点是否标准．  第一节　　　润　湿　　WETTING  焊锡的定义中可以发现「润湿」是焊接过程中的主角．所谓焊接即是利用液态的「銲锡」润湿在基材上而达到接合的效果．这种现象正如水倒在固体表面一样，不同的是「銲锡」会随著温度的降低而凝固成接点．当銲锡润湿在基材上时，理论上两者之间会以金属化学键结合，而形成一种连续性的接合，但实际状况下，基材会受到空气及周边环境的侵蚀，而形成一层氧化膜来阻挡「銲锡」，使其无法达到较好的润湿效果．其现象正如水倒在涂满油脂的盘上，水只能聚集在部份的地方，而无法全面均匀的分布在盘子上．如果我们未能将基材表面的氧化膜去除，即使勉强沾上「銲锡」，其结合力量还是非常的弱．  １焊接与胶合的不同　  当两种材料用胶粘合在一起，其表面的相互粘著是因為胶给它们之间的机械键所致．  因為胶不容易在两者之间固定，所以光亮的表面无法像粗糙或蚀刻的表面粘眷性那么好．胶合是一种表面现象，当胶是潮湿状态时，它可以从原釆的表面被擦掉．  焊接是銲锡和金属之间形成一金属化学键，銲锡的分子穿入基材表层金属的分子结构，而形成一坚固、完全金属的结构．当銲锡熔解时，也不可能完全从金属表面上把它擦掉，因為它已变成基层金属的一部份．  ２润湿和无润湿　　Wetting&Non-wetting  一块涂有油脂的金属薄板浸到水中，没有润湿现象，此时水会成球状般的水滴，一摇即掉，因此，水并未润湿或粘在金属薄板上．  如将此金属薄板放入热清洁溶剂中加以清洗，并小心地干燥，再把它浸入水中，此时水将完全地扩散到金属薄板的表面而形成一薄且均匀的膜层，怎么摇也不会掉，即它已经润湿了此金属薄板．  ３清　洁　  当金属薄板非常干净时，水便会润湿其表面，因此，当「銲锡表面」和「金属表面」也很干净时，銲锡一样会润湿金属表面，其对清洁程度的要求远比水于金属薄板上还要高很多，因為銲锡和金属之间必须是紧密的连接，否则在它们之间会立即形成一很薄的氧化层．不幸的是，几乎所有的金属在曝露于空气中时，都会立刻氧化，此极薄的氧化层将妨碍金属表面上銲锡的润湿作用．  在第三章我们将讨论助焊剂有克服此问题的功能．    注一：「焊锡」是指60/40或63/37的锡铅合金．  注二：WEETTING:其中文的意思是「润湿」或「润焊」．  注三：「基材」：泛指被焊金属，如PCB或零件脚．    ４毛细管作用　　　  如将两片干净的金属表面合在一起后，浸入熔化的銲锡中，銲锡将润湿此两片金属表面并向上爬升，以填满相近表面之间的间隙，此為毛细管作用．  假如金属表面不干净的话，便没有润湿及毛细管作用，銲锡将不会填满此点．  当电镀贯穿孔的印刷线路板经过波峰锡炉时，便是毛细管作用的力量将锡贯满此孔，并在印刷线路板上面形成所谓的「焊锡带」并不完全是锡波的压力将銲锡推进此孔．  ５表面张力  我们都看过昆虫在池塘的表面行走而不润湿它的脚，那是因為有一看不到的薄层或力量支持著它，这便是水的表面张力．同样的力量是使水在涂有油脂的金属薄板上维持水滴状，用溶剂加以清洗会减少表面张力，水便会润湿和形成一薄层．  在第三章，我们将会知道助焊剂在金属表面上的作用就像溶剂对涂有油脂的金属薄板一样．溶剂去除油脂，让水润湿金属表面和减少表面张力．助焊剂将去除金属和銲锡间的氧化物，好让銲锡润湿金属表面．  在銲锡中污染物会增加表面张力，因此必须小心地管制．銲锡温度也会影响表面张力，即温度愈高，表面张力愈小．  ６润湿的热动力平衡