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焊锡制品对焊锡合金的品质的要求


www.zxyxy.com 2011年1月8日

    
  焊锡合金的品质(纯度)对于成功的焊接是关键的。在一个合金中的过高不纯度将负面地影响焊接点的形成,最终影响焊接点的品质和可靠性。J-STD-006是三个有关焊接材料的文件之一,其余两个是J-STD-004《焊接助焊剂的要求》和J-STD-005《锡膏的要求》。

  有关焊接合金的关键词汇与定义如下:

  合金:由两种或以上的化学元素组成,其中至少一种是金属元素,具有金属特性的物质。

  基底金属:将被焊锡湿润的金属表面。基底金属表面在焊接期间没有必要熔化。

  共晶:从固态到液态变化不经过塑性阶段的一种合金。它也是对任何给定合金的最低熔化温度。例如,共晶锡铅焊锡合金具有单一的熔点温度183°C(361°F)。

  助焊剂:一种化学活性化合物,通过去掉氧化物和其他污染物来准备将要焊接的金属表面。它也防止金属表面再次氧化,直到焊接完成。

  液相:焊锡合金从固态或膏状转变到液体形式的温度。

  焊锡:低于500°C(932°F)熔化的金属合金。

  固相:焊锡合金从液态或膏状转变到固态的温度。

  湿润:一种相对均匀、平滑、无间断和粘附的焊锡薄膜在基底金属的表面形成。

  J-STD-006覆盖了各种的焊锡形式,包括锡条、锡线、锡带、锡粉和特殊的焊锡(即电极、锡锭、端部带钩的锡条、小锡球、预成型等)。锡条和锡粉通常没有助焊剂,而锡线、锡带和特殊焊锡可能是没有助焊剂的、助焊剂夹心的、助焊剂覆盖的或者夹心与覆盖结合的。

  合金的名字中含有主要的元素(即,锡、铅、银等)及其数量,百分比。例如,共晶锡/铅焊锡由Sn63/Pb37代表。这意味着该合金含有63%的锡和37%的铅。短的合金名称通常用于指定焊接合金。正如J-STD-006中所描述的,合金名称含有五个字符,由下列规则来定义:

代表合金中主要元素的两个字母的化学符号。J-STD-006第6.4节含有选择关键元素的专门规则。 
两位数字规定合金中关键元素的百分比。 
单个字母表示可允许合金纯度的变量。 
  例如,Sn63/Pb37的短名是Sn63。其他常见的例子包括Sn60/Pb40,短名Sn60;Sn62/Pb36/Ag02,短名是Sn62。

  一个合金中的主要元素(即锡和铅)无疑是所希望的,而任何其他元素显然认为是不纯净的。焊锡合金必须是主要元素的同质混合物,因此每个颗粒(即锡粉)都是相同的合金。通常,消除所有不纯物质在技术上和经济上是不可行的,但是不纯的数量必须维持在或者低于所规定的水平。在一个合金中每个元素的数量可以通过任何标准的分析方法来决定。不纯元素,在质量上,将不超过下列数值(对于后缀为A, B, C或E的合金):

Ag(银): 0.100 
Al(铝): 0.005 
As(砷): 0.030 
Au(金): 0.050 
Bi(铋): 0.100 
Cd(镉): 0.002 
Cu(铜): 0.080 
Fe(铁): 0.020 
In(铟): 0.100 
Ni(镍): 0.010 
Pb(铅): 0.200 
Sn(锡): 0.250 
Zn(锌): 0.003 
Sb(锑)A合金: 0.500 
Sb(锑)B合金: 0.200 
Sb(锑)C合金: 0.050 
  由D后缀的合金是超纯合金,用于无障碍芯片安装的应用。在这些合金中,结合的不纯度数量,在质量上,将不超过0.05。对于具有E后缀的合金,在质量上,Pb的数量不超过0.10,Sb不超过0.20。再生材料可以并且应该使用;可是,它必须符合原材料使用的相同纯度标准。

  曾经在Pb基的焊锡中加入少量(0.2-0.5%)的Sb,以防止锡瘟(tin pest)(超纯的锡在很低的温度下从一种金属形式转变成一种白色粉末)。可是,这个要求已经被取消了,因为研究表明少量的几乎任何其他金属元素都产生同样的结果。

  当要求低温焊接时,使用铋合金。不幸的是,铋合金通常展示较差的湿润特性,并有很高的绝缘特性。

  当需要焊接镀金的表面时,铟合金提供一些优势。可是,120°C的低温焊接不应该超过太长时间。当铟合金暴露到高温、高湿或盐分条件下时,应该考虑保形涂层或气密封接。

  银合金通常与含有银电镀的元件(即电容)一起使用,以防止在回流焊接运作中银电镀层的析出。

  在J-STD-006中有许多有用的表格,包括:

表二助焊剂类型与标定符号 
表四标准焊锡粉末 
表A-1焊锡合金的成分、短名和温度特性 
表A-2合金名与固态和液态温度的对照表 
表A-3合金短名与合金名称的对照表 
  在J-STD-006中解释了八项有关的试验:

焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 类型1-4的筛选方法 
焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 测量显微镜法 
焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 光学图像分析法 
最大焊锡粉末颗粒尺寸的决定 
在助焊剂覆盖或助焊剂夹心焊锡上/中的助焊剂百分比 
助焊剂残留的干燥度 
助焊剂夹心锡线的喷溅 
焊锡池的测试

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