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焊锡合金的品质

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:724

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



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
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