焊锡原理

§ 第一章　　焊　錫　原　理


在研究焊錫工程所用的材料之前，我們必須先清楚地了解焊錫的基本原理．否則，我們便無法用目視來檢驗焊錫后錫鉛合金与各种零件所形成的焊點是否標准．

第一節　　　潤　濕　　WETTING

焊錫的定義中可以發現「潤濕」是焊接過程中的主角．所謂焊接即是利用液態的「銲錫」潤濕在基材上而達到接合的效果．這种現象正如水倒在固体表面一樣，不同的是「銲錫」會隨著溫度的降低而凝固成接點．當銲錫潤濕在基材上時，理論上兩者之間會以金屬化學鍵結合，而形成一种連續性的接合，但實際狀況下，基材會受到空气及周邊環境的侵蝕，而形成一層氧化膜來阻擋「銲錫」，使其無法達到較好的潤濕效果．其現象正如水倒在塗滿油脂的盤上，水只能聚集在部份的地方，而無法全面均勻的分布在盤子上．如果我們未能將基材表面的氧化膜去除，即使勉強沾上「銲錫」，其結合力量還是非常的弱．

１焊接与膠合的不同　

當兩种材料用膠粘合在一起，其表面的相互粘著是因為膠給它們之間的机械鍵所致．

因為膠不容易在兩者之間固定，所以光亮的表面無法像粗糙或蝕刻的表面粘眷性那么好．膠合是一种表面現象，當膠是潮濕狀態時，它可以從原釆的表面被擦掉．

焊接是銲錫和金屬之間形成一金屬化學鍵，銲錫的分子穿入基材表層金屬的分子結构，而形成一堅固、完全金屬的結构．當銲錫熔解時，也不可能完全從金屬表面上把它擦掉，因為它已變成基層金屬的一部份．

２潤濕和無潤濕　　Wetting&Non-wetting

一塊塗有油脂的金屬薄板浸到水中，沒有潤濕現象，此時水會成球狀般的水滴，一搖即掉，因此，水并未潤濕或粘在金屬薄板上．

如將此金屬薄板放入熱清洁溶劑中加以清洗，并小心地干燥，再把它浸入水中，此時水將完全地擴散到金屬薄板的表面而形成一薄且均勻的膜層，怎么搖也不會掉，即它已經潤濕了此金屬薄板．

３清　潔　

當金屬薄板非常干淨時，水便會潤濕其表面，因此，當「銲錫表面」和「金屬表面」也很干淨時，銲錫一樣會潤濕金屬表面，其對清洁程度的要求遠比水于金屬薄板上還要高很多，因為銲錫和金屬之間必須是緊密的連接，否則在它們之間會立即形成一很薄的氧化層．不幸的是，几乎所有的金屬在曝露于空气中時，都會立刻氧化，此极薄的氧化層將妨礙金屬表面上銲錫的潤濕作用．

在第三章我們將討論助焊劑有克服此問題的功能．



注一：「焊錫」是指60/40或63/37的錫鉛合金．

注二：WEETTING:其中文的意思是「潤濕」或「潤焊」．

注三：「基材」：泛指被焊金屬，如PCB或零件腳．



４毛細管作用　　　

如將兩片干淨的金屬表面合在一起后，浸入熔化的銲錫中，銲錫將潤濕此兩片金屬表面并向上爬升，以填滿相近表面之間的間隙，此為毛細管作用．

假如金屬表面不干淨的話，便沒有潤濕及毛細管作用，銲錫將不會填滿此點．

當電鍍貫穿孔的印刷線路板經過波峰錫爐時，便是毛細管作用的力量將錫貫滿此孔，并在印刷線路板上面形成所謂的「焊錫帶」并不完全是錫波的壓力將銲錫推進此孔．

５表面張力

我們都看過昆虫在池塘的表面行走而不潤濕它的腳，那是因為有一看不到的薄層或力量支持著它，這便是水的表面張力．同樣的力量是使水在塗有油脂的金屬薄板上維持水滴狀，用溶劑加以清洗會減少表面張力，水便會潤濕和形成一薄層．

在第三章，我們將會知道助焊劑在金屬表面上的作用就像溶劑對塗有油脂的金屬薄板一樣．溶劑去除油脂，讓水潤濕金屬表面和減少表面張力．助焊劑將去除金屬和銲錫間的氧化物，好讓銲錫潤濕金屬表面．