认识焊锡原理
在研究焊接工程所用的材料才设备之前，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测锡焊所形成的焊点和工程上各不同零件的效果。 润湿 从焊接的定义中得知润湿是焊接行业中的主角，其接合即是利用液态焊锡润湿在基材上而达到接合的效果，这种现像正如水倒在固体表面上完全一样，不同的是当温度降低事，焊锡凝固而形成接点。当焊锡润湿在基材上时，基材常因受空气及周围环境的侵蚀，而会有一层氧化层，阻挡焊锡而无法达到好润湿效果，其现象正如水倒在满是油脂的盘子上。如果我们未能将氧化层除去，其结合力量还是非常的弱。 焊接与胶合 当两种材料用胶粘合在一起，其表面的相互粘着是因胶给他们之间一机械键所致。光亮的表面无法象粗糙或蚀刻的表面粘着得那么好，因为胶不易固定。胶合是一表面现象，当胶是潮湿状态时，它可从原来的表面上被擦掉。 焊接是在焊锡和金属之间形成一分子间键，焊锡的分子穿入基材金属的分子结构中，而形成坚固、完全金属的结构。当焊锡溶解时，也不可能完全从金属表面上把它擦掉，因为它已变为基材金属的一部分。 润湿和无润湿 一是涂有油脂的金属薄板浸到水中，没有润湿现象，不管它上面所涂的油层多薄。它可能完全看不到，但水会形成球状的水滴，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洗剂中加以清洗，并小心地干燥。再反它浸入水中，液体将完全的扩散到金属薄板的表面而形成一均匀的膜层，再怎样摇也不会掉，即它已经润湿了此金属薄板。 清洁 当金属薄板非常干净时，水便会润湿其表面。因些，当焊锡表面和金属表面也很干净时，焊锡一样会润湿金属表面。其清洁水准的要求比水在金属薄板上还要高很多，因为焊锡和金属之间必须是要紧密的连接。否则的话，在它们之间会形成一很薄的污染层。不幸的是，几乎所有的金属在暴露于空气中时，都会立刻氧化，这种及薄的氧化层将防碍金属表面上焊锡的润湿作用。 毛细管作用 如将两个干净的金属表面合在一起，浸入溶化的焊锡中，焊锡将润湿此两金属表面并向上爬升，以填满相近表面之间的间隙，此为毛细管作用。 假如金属表面不干净的话，便没有润湿作用，焊锡将不会填满此点。 当一电镀贯穿孔的印刷线路板经过一波焊瀘时，使毛细管作用的力量将锡填满此孔，并在印刷线路板上面形成一焊锡带，而不是波的压力将焊锡推进此孔。 表面张力 我们都看过昆虫在池塘表面走而不润湿它的脚，那是因为有一看不到的压力或力量支持着它，这便是水的表面张力。同样的力量使水在涂满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。 我们知道助焊剂在金属的作用就溶剂对涂有油脂的金属薄板一样。溶剂却除油脂，让水润湿金属表面和减水表面张力。助焊剂将去除金属和焊锡的氧化物，让焊锡润湿金属表面。 在焊锡中的污染物会增加表面张力，因此必须小心地管制。锡焊温度也会影响表面张力，即温度越高，表面张力越小。 我们用图来表示锡润湿和无润湿的情形，将更容易了解。 图1-1A熔锡中无助焊剂，形成一大湿润角度。 B熔锡中有助焊剂，焊锡润湿于铜而形成一个小湿润角度 图1-1A表示一小球状的溶锡一加热的铜板上，它一直维持小球状，那是因为氧化层已经增加了其表面张力，就像汽球在空氧中。 图1-1B表示在锡球和铜板之间加入助焊剂，助焊剂已经去除焊锡和铜板之间的氧化物，焊锡已经润湿基层金属和形成一薄层。 焊锡表面和铜板之间的角度，称为润湿角度(WETTING ANGLE)， 图1-2单面基板和电镀贯空孔基板上的焊点。 图1-2表示一些典型的完美焊点断面图，焊锡已经润湿零件却和印刷线路板上的焊垫。两种基板的润湿角度都很小，焊锡都已向外流而形成一羽毛状边线。 润湿的热动力平衡 焊接工程不可缺的材料是焊锡、助焊剂和基材金属，我们假设基材金属的表面是完全清洁、无氧化物。 当一滴焊锡滴在基材表面上，助焊剂在焊锡四周时，简称 a.焊锡为L:LIQUID, b.助焊剂为F:FLUX(或V:VAPOR), c.基才金属为S:SOLID BASE METAL 当焊锡润湿在基材表面上，静止下来时，亦即是力平衡的状态。 依上图，得知PSF=PLS+PLF Cos Ø PSF是液体在固体上扩散的力量。 当焊锡滴在固体表面呈圆球状态时，PSF>PLS+PLF CosØ,止时开始扩散，Ø角度逐渐变小PLFCosØ 值变大，直到力量平衡为止。 1.Ø>90度 时称为退润湿(DEWET), Ø＝180度 时称为未润湿(NONWET)， 2.90 M，我们称为边际润湿(MARGINAL WETTING). 通常M >75度，这种润湿也是不能接受的程度。 3.Ø<M,此称为良好润湿(GOOD WETTING),在品质要求高的产品，M值的要求可低于75度。 由上述说明Ø角度越小表示润湿越好。 图1-4a,是完全未润湿，Ø=180度 图1-4b,是完全润湿，Ø＝0度 图1-4c是部分润湿，0度<Ø<180度。
