焊锡熔点

焊锡⼯艺指南

焊锡⼯艺指南

随着电⼦⼯业的⾼速发展，产品质量的不断提⾼，优良的焊锡⼯艺在电⼦⼯业中起到越来

越重要的作⽤，因此，我们系统地研究焊锡理论，对解决焊接缺点改善品质有相当⼤的帮助。下⾯，我们将根据公司的实际，

从锡焊的基本原理、助焊剂、焊锡、⾃动焊锡机、SMT波焊技术、⾃动焊接后不良原因及对策，焊锡⼯程的零缺点管理等⼏⽅

⾯着重进⾏分析。

A锡焊原理

在研究焊接⼯程所⽤的材料和设备之前，我们必须先清楚地了解锡焊的基本原理，否则，我们便⽆法⽤⽬视来检验锡焊所形成

的焊点和⼯程上各不同零件的效果。

1润湿

润湿是焊接⾏为中的主⾓，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。

焊锡润湿在基材上时，两者之间以化学键结合，⽽形成⼀种连续性的接合，在实际状况下，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良好的润湿效果。

1、焊接与胶合

当两种材料⽤胶沾合在⼀起，其表⾯的相互沾着是因胶给它们之间⼀种机械键所致。焊接

是在焊锡和⾦属之间形成⼀分⼦间键，焊锡的分⼦穿⼊基层⾦属的分⼦结构，⽽形成⼀坚固、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，因为它已变成为基层⾦属的⼀部分。

2、润湿和⽆润湿

涂有油脂的⾦属薄板浸到⽔中，⽆润湿现象，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，再将它浸⼊⽔中，

液体将完全地扩散到⾦属薄板的表⾯后形成⼀薄均匀的膜层，即它润湿了此⾦属薄板。

3、清洁当焊锡表⾯和⾦属表⾯很⼲净时，焊锡⼀样会润湿⾦属表⾯。如果清洁不够时，焊锡和⾦属之间会形成⼀很薄的污染

层，⼏乎所有的⾦属在暴露空⽓中时，都会⽴刻氧化，此极薄的氧化层物将防凝⾦属表⾯上焊锡的润湿作⽤。

同样的道理，在我们公司的⽆绳电话制造过程中，许多PCB焊锡PAD位长时间暴露于空⽓

中，⽽⼜未采取任何清洁措施，其形成的氧化层，将会严重影响到后⾯的焊接质量(这对我们研究表⾯接触的充电⽚INT现象，

也将有很⼤的帮助)

4、⽑细管的作⽤

将两上⼲净的⾦属表⾯合在⼀起后，浸⼊熔化的焊锡中，焊锡将润湿此两⾦属表⾯并向上爬

升，此填满相近表⾯之间的间隙，此为⽑细管作⽤。不⼲净的⾦属表⾯便没有润湿作⽤，焊锡不会填满此点。

在⾃动焊锡过程中，当⼀电镀贯穿孔的印刷线路板经过⼀波焊炉时，便是⽑细管作⽤的⼒量

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，了解这个问题对我们解决焊锡过程中贯

穿孔的印刷线路板短路现象，起到指导作⽤。5、表⾯张⼒

⽤溶剂加以清洗⾦属表⾯会减少表⾯张⼒(在焊锡⼯艺中，我们引进助焊剂“FLUX”，助焊

剂有去除⾦属和焊锡间的氧化物，让锡润湿湿⾦属表⾯的作⽤)。

在焊锡中的污染物会增加表⾯张⼒，焊锡温度也会影响表⾯张⼒，温度愈⾼表⾯张⼒也愈

⼩，但这个效果⽐它所产⽣的氧化作⽤还低。

润湿⾓度(WETTINGANGLE)θ，即焊锡表⾯和铜板之间的⾓度，它是所有焊点检验的基础，

θ越⼩润湿越好。

a.熔锡中⽆助焊剂，形成⼀⼤润湿⾓度的球状。

b.熔锡中有助焊剂，焊锡润湿于⽽形成⼀⼩润湿⾓度。6、润湿的热动⼒平衡

焊接⼯程不可缺的材料是焊锡、助锡剂和基层⾦属。当焊锡润湿在基层⾦属中，静⽌下来

时，即是⼒平衡的状态。

θ>90?退润湿(1)θ>90?

θ=180?

未润湿

⼤⾓度

⼩⾓度

90?<θ<180?润湿不良

(2)90?>θ>75?称为边际润湿

(3)θ<75?称为良好

2焊点

1、⾦属间的形成

将两个铜板⽤焊锡焊接在⼀起，那么锡和铜的表⾯层形成⼀新的化合物，它是铜/锡化的(CU3SN，CU6SN5)，也称为⾦属间

化合物，当焊锡润湿铜板时才会形成⼀⾦属部化合物，同时它也是润湿已发⽣的表⽰。

2、厚度时间和温度

化合物的厚度是决定于焊点的温度和在此温度下所停留的时间。锡/铜⾦属间化合物的形成在室温下便会发⽣，但其反应相当

慢，对焊点⽽⾔，⽆实际意义。

3、焊点龟裂

⾦属间化合物⽐焊锡或铜要硬，⽽且也⽐较脆，如果此⾦属间化合物太厚的话，当焊点受到热或机械性的应⼒下，便会产⽣焊

点龟裂。

4、热

在被焊接的⾦属上的温度上升到⽐焊锡的熔点⾼之前，是⽆法得到满意的焊点，焊锡的流动是随热的流动⽽达到最佳状态。

5、焊点表⾯清洁度和腐蚀

焊锡表⾯同样也有未饱和键，与空⽓接触后，形成氧化层，通常焊锡中铅会很快的⽣成氧化铅，氧化铅会形成⼀层薄膜保护焊

不再受氧化，如有助焊剂残余在表⾯，有以下反应：

PbO+2HCLPbCl2+H2O

PbCO3+2HCLPbCl2+H2O+CO2

⽩⾊粉状腐蚀物

腐蚀会减少导体导电、损坏接点强度、漏电，⽽空⽓中的⽔⽓更加速再腐蚀及漏电，其它原因造成污染腐蚀：

(1)基板制作中使⽤的熔液：如电镀及蚀刻溶液残余在基板上。

(2)⼈的汗⽔：含氯离⼦，其腐蚀性较其它因素为⾼，在充电⽚的焊接过程中应特别注意。

(3)环境污染：空⽓中的硫。

(4)输送系统的污染：润滑油。

(5)包装材料的污染。

B助焊剂(FLUX)

1助焊剂的化学特性

助焊剂(FLUX)这个字是来⾃拉丁⽂，是“流动”的意思，但在此处它的作⽤不只是帮助流动，还有其他作⽤。

助焊剂是主要的功能为：(⼀)清除⾦属表⾯氧化物。(⼆)降低焊锡表⾯张⼒增加其扩散能⼒。

1、化学活性

助焊剂可以与氧化层起化学作⽤，当助焊机连同氧化层去除后，⾦属则呈现出清洁⽽⽆氧化层的表⾯，可与焊锡结合。

助焊剂与氧化物的化学反应有⼏种：(⼀)是互相作⽤形成第三种物质，此物质易溶于助焊剂及溶剂中。(⼆)氧化物被助焊剂剥

离。(三)上述⼆种反应并存，松⾹和铜氧化物即是第⼀种反应，氧化物暴露在氢⽓中的反应，即是典型的第⼆种反应，这种⽅

式常⽤于半导体零件的焊接上。

2、热稳定性

当助焊剂在反应除去氧化物时，助焊剂必须形成⼀个保护膜，防⽌其再度氧化，直到接触焊锡为⽌，因为助焊剂必须能承受⾼

温，在焊锡作业温度下会分解如分解则会残留在基板上，难以清洗，松⾹在285C以上会分解，应特别注意：为什么我们在焊

充电⽚时，常常发现充电⽚的基板周围残留杂物？就是因为锡线时的松⾹分解的结果。

助焊剂中含有溶剂为I、P、A，其蒸发温度低，松⾹则较能耐⾼温。

活性松⾹助焊剂(松⾹与I、P、A同时当作溶剂)，活性剂当任清除氧化物⼯作⼀旦温度达到焊锡温度时，活性剂分解蒸发，主成

份再组合，留下⽆害者。

3、助焊剂在不同温度下的活性

RA助焊剂，温度达到焊锡作业范围内，氯离⼦才会解析出来清理氧化物。松⾹，温度超过315?C时，⼏乎⽆任何反应(温度过

⾼，降低其活性)，因此可将预热时间延长，使其充分发挥活性，也可以利⽤此特性，将助焊剂活性钝化以防⽌腐蚀现象。

4、润湿能⼒

助焊剂对基层⾦属和焊锡有很好的润湿能⼒，以取代空⽓，降低焊锡表⾯张⼒，增加其扩散性。

5、扩散率

扩散与润湿都是帮助焊点的⾓度改变，通常扩散率可⽤作助焊剂强弱的指标。

6、电化学活性

氯化锌、氯化铵等⽆机类助焊剂，助焊剂可帮助焊锡的离⼦，沈渍的接合的表⾯上，以帮助结合，有两种⽅式可达此状况：

(⼀)替换⽅式，由焊锡离⼦替换基材离⼦。(⼆)不同的⾦属电动驱动焊锡离⼦沈渍。

7、⼯业及⼯程上的考虑

1)时间：焊接时间需要短，尤其对热敏感的零件。

2)温度：热量⼤，温度要⾜以活化助焊剂，但⼜不能太⾼⽽破坏助焊剂。

3)腐蚀：a.助焊剂本⾝在室温下腐蚀性低。

b.焊接作业时，烟腐蚀性低。

c.残余物在室温下腐蚀性低。

d.如腐蚀性⽆法避免时应⾮常容易清洗。

4)安全性：考虑对⼈体、⼯⼚及⽣态的安全性。

5)经济：考虑整体状况，如补焊、清洗、焊锡设备等。

2助焊剂的种类

助焊剂分为两⼤类：⽆机化合物与有机化合物，后者⼜分为松⾹类与⾮松⾹类。

1、⽆机化合物：清洗快，清除氧化物能⼒强，在焊锡温度下安全且有活性，腐蚀性较⾼。

共分为三类：

1)⽆机酸：如氧化氢及正磷酸。

2)⽆机盐：如氯化锌(283?C)、氯化铵(350?C)、三份氯化锌与⼀份氯化铵混合(176?C).

3)⽆机⽓体：氢与Ad有清除氧化物的效果。

2、有机化合物(OA，⾮松⾹类)；清除氧化能⼒中等，腐蚀性⾼，对热较敏感。

1)有机酸：乳酸、油酸、硬脂酸等，钛酸、柠檬酸及其他酸类。

2)卤素有机化合物：盐酸苯胺、盐酸⾕氨、溴化物衍⽣物。

3)胺及氨基化物：氨基衍⽣物，最常⽤的是磷酸盐苯胺、尿素、⼄烯、⼆胺三⼄醇胺。

3、松⾹类助焊剂：

常温下⾮常安定，清除氧化能⼒强，在焊接温度下具有活性，残余物在常温下不具腐蚀性，⼴泛⽤于电⼦⼯业中。

1)⽆活性松⾹助焊剂(R)：

松⾹是松树蒸馏出来，最纯的松⾹是透明⽆⾊的称为⽔⽩⾊松⾹，⽤来做最弱的助焊剂及焊锡丝中的助焊剂，缺点是活性太

弱。

2)弱活性松⾹助焊剂(RMA)：

残余物不会腐蚀，电⽓绝缘性佳、活性⾼，对材料的可焊性要求很⾼，⼤部分⽤于电

脑、通讯、太空及军⽅，也有⽤于电视产品⽽不必清洗，我们公司也⼤量使⽤，如502

免洗助焊剂。

3)活性松⾹助焊剂(RA)：

其活性⽐弱活性松⾹助焊剂为强，因考虑其产品的可靠性及长时间使⽤，通常要求清洗,清洗时必须使⽤双极性熔剂，否则⽆法

同时洗净松⾹及活性剂。

4)超活性松⾹助焊(RSA)：

⽤途特殊，其活性已超出图家标准，可⽤来焊接铁镍钴合⾦、镍不锈钢及其他类似⾦属,其残余活性⾼，焊后必须⽴即清洗。

5)低活性松⾹助焊剂。

6)⽆卤素松⾹助焊剂。

3松⾹和活性剂

1、松⾹

由松树蒸馏出来，是由⼀异耩双贴酸组成，主要成份为松⾹酸、D-海松⾹酸及L-海松⾹酸。松⾹对温度的变化及对焊接的影

响：

I.A.O.A.R.A.极佳很好好

1)过热的松⾹转为⿊⾊，失去除氧化的能⼒。

2)过热的松⾹仍保留其表⾯活⼒可保护表⾯不再⽣锈，但效果不如未过热的松⾹。

3)未加热的松⾹对严重的氧化效果不⼤。

4)⽔⽩⾊W/W松⾹与氧化铜及硫化物反应形成绿⾊的铜松⾹CopperQbietic可轻易清洗。

5)⽔⽩⾊W/W松⾹不论时间与温度，在铜⾯上作⽤均不减轻铜板重量。

6)除板板外，对其他⾦属均⽆反应。

特点：并⾮万能助焊剂，在⼀个略⼲净的表⾯，具有好的润湿及扩散性，可作为很好的活

性剂，并可保护清洁的⾦属表⾯不再氧化，残余物是硬⽽透明的薄膜，电性绝缘性⾼，且不吸⽔。

2、活性剂

⽤酒精分解的松⾹称为“RTYPEELUX”，有时也称“WATERWHITEPOSINFLUX”。

松⾹或“R”助焊剂的活性很⼩，不能去除铜板上的氧化物，加⼊活性剂可去除氧化层。

a):加少量活性剂。

b):加多量活性剂。

c)：加更多量活性剂。

4助焊剂和清洗

唯⼀不需清洗的助焊剂是⽆活性松⾹助焊剂(ROSINFLUX)，弱活性松⾹助焊剂(RMAFLUX)可清洗，可不清洗，活性松⾹助

焊剂(RAFLUX)，有机酸助焊剂(OAFLUX)⼀定要清洗⽔或⽔熔性或有机酸助焊剂完全可⽤⽔来清洗，但外来的油、⼿印等便

⽆法清除，其它污染物也⼀定要加以去除，如钻孔引起的碎⽚、胶带的残留物。

5助焊剂的选择

1、清洗⼯程决定助焊剂的活性程序

清洗⼯程、零件和基板的设计决定了助焊剂的选择，其原则如下：装配不能清洗，选最弱的松⾹助焊剂，能与清洗⼯程相匹配

时，最好使⽤最强活性助焊剂。

2、助焊剂的选择⽅法：

零件焊锡性好坏与助焊剂选择的参考图。

助焊剂活

焊锡性

可靠度平

6免洗助焊剂使⽤的考虑因素

1、⾸先需考虑使⽤的零件及基板的可焊性(活性较弱，可免洗)。

2、残余物的快⼲程度，是否有必要要求⽴刻⼲⽽不沾⼿。

3、残余物留在基板上的外观是否能接受。

4、电路的复杂性及电⽓的可靠性，看是否需要很⾼的SIR值(SIR均有10"0hm-cm).

5、清洁度测试。

6、PinTest(ATE或ICT)。

7、铜镜腐蚀试验及DIN8527腐蚀试验。

8、助焊剂发泡问题，低固体含量的助焊剂，发泡性稍差，我们应采取其它⽅法加以帮助。

根据我们公司选⽤502C免洗助焊剂(RMA)，我们可以了解其性能、特点及技术参数，502C免洗助焊剂是在502助焊剂基础改

进⽽得，具有固含量低、焊接⼒喷雾式波峰焊设备(我们公司为此种设备)，⼴泛应⽤于各类通讯、⾳响、VCD、空调等电⼦⾏

业的PCB板⾯焊接。如果⽤发泡设备，则若发泡槽之中使⽤含有0.02mm细孔的发泡⽯，能产⽣细微且均匀的泡沫，并且使其

⾄少⾼于发泡⽯英⼀英⼨以上，让焊接效果达到极佳。

为了得到最佳焊接效果及避免板⼦产⽣粘粘的感觉，单层板⼦前的预热温度⼀般在80?C⾄100?C之间，双层板是100?C⾄

120?C之间，其技术参数如下：

502C#104稀释剂

外观清澈、透明、琥珀⾊溶液⽆⾊透明熔液

⽐重(25?C)0.795+0.0050.783+0.005

闪点(?C)16

固态含量(%)3.5%16

表⾯绝缘阻抗10"Ω----

氯含量(%)0.00%----

PH值5.0+0.26.0+0.2

腐蚀性合格----

C焊锡

1焊锡合⾦

1、⾦属

⾦属是⼀个具有光泽、坚硬、有延展性、好的热与电的导体的化学元素。⾦属的原⼦是被

限制在⼀个特定的范围内以三度空间的运动，这是所有结晶物质的典型，其有秩序的排列，称为空间格⼦。

2、合⾦

合⾦分为含铁合⾦与⾮铁合⾦，焊锡属于⾮铁合⾦，其特性与原来⾦属的特性完全不同，

它的形成是在⾦属液态时互相溶解，形成⼀体。

3、⾦属化合物

两种以上的⾦属依固定的化学剂量⽐例结成⼀个⽆法区分的均匀相，其结构与本性，依各组成份⼦的原⼦半径及电⼦活性⽽

定，可经由⾦相学检验看得到。

4、固溶体

⼀个⾦属原⼦进⼊另⼀⾦属原⼦结晶格内成为另⼀⾦属的⼀份，固溶体的溶⼊量视温度⽽定。

5、劳动硬化与溶液硬化

当受外⼒使⾦属结晶破化，合⾦变得更强更硬，我们称为劳动硬化WorkHeadening,当⼩量的其他⾦属加⼊结晶格内，亦会发

⽣类似劳动硬化的⼒量改变结晶，称为熔液硬化，如锑的加⼊焊锡。

6、相转变

1)+共融组合：当两种⾦属以⼀特定⽐例混合后，且有同⼀熔点，且其溶点较原来的⾦属熔点

为低。

2)相(Pha)：当两种不同⾦属互熔形成⼀个均匀的结构，且维持稳定，我们称之为单相。

3)热活性：当温度上升时，⾦属原⼦距离开始加⼤，称此原⼦受热活性作⽤，⼀旦此能量超过

原⼦束缚⼒时，则打破结晶形态形成液体。

4)熔解热：当温度上升，⾦属开始溶解，直到⾦属完全熔解，虽然⼀直加热，但温度并未上

升，此时的热量⽤来将固体溶为液体，称为熔解热。

5)相转变图：将合⾦的成份与温度改变及相的变化由图表⽰出来，当两种以上⾦属在液态中混

合时，会有(1)固溶体的产⽣。(2)⾦属化合物的产⽣。(3)维持原来的成份。

从下图可知，焊锡：60锡/40铅熔点为190?C(370?F)，63/37熔点为183?C(360?F)，我们公司使⽤的焊锡为63/37共融⽐例。

⼀般来说，63/37的焊锡要⽐60/40要好，事实上如使⽤在单⾯板孔径较⼤者，60/40反⽽要⽐63/37好⽤，因为60/40的焊点较

⼤，较易填满整个孔径。

2焊锡的等级

废锡分为低等级废锡，其中不纯物为铜、锌、铁等；⾼等级废锡，其不纯物为⾦、银等。

1、纯焊锡

由锡、铅矿直接得到的锡铅，⼀般说来纯度较⾼，只要产品的纯度合符标准，电⼦⼯业中⼴泛使⽤。

2、含锑焊锡

为了防⽌锡在低温下结构转变的危险，⽽在焊锡中加以锑以防⽌(TinPest)的现象。

3⾦属杂质对焊锡的影响

1、⾦属杂质对焊锡物理特性之影响

1)加⼊铜的⽬的在研究，杂质不熔于锡、铅的情形。

a.电阻值：降低。

b.显微结构：典型的锡铅结构，锡/铜的⾦属化合物是线状排列。

2)加⼊铋的⽬的在研究，杂质不溶于锡、铅的情形。

a.电阻值：升⾼。

b.显微结构：⼤量加⼊铋，破坏共融结构。

3)加⼊镁的⽬的在研究，杂质只溶⼊铅的情形/

a.电阻值：升⾼。

b.显微结构：不影响共融结构。

4)加⼊锌的⽬的在研究，杂质只溶⼊锡的情形。

a.电阻值：降低。

b.显微结构：不影响锡铅共融合⾦结构。

2、⾦属杂质对焊锡润湿能⼒的影响

加⼊少量其他⾦属杂质会改变焊锡表⾯张⼒，进⽽影响其润湿的特性。

1)铋：溶于锡铅中，溶⼊铅18.9%原⼦数，溶⼊锡为0.5%，扩散率随加⼊量增加⽽增加。

2)镍：不熔于锡，溶⼊铅0.08%，亦有助于扩散率增加。

3)铜：⼏乎不溶于锡铅，略为增加扩散率。

4)铝：不溶⼊焊锡，亦没有固溶体产⽣于锡铅中。

5)镉：溶于锡1.1%，溶于铅0.7%，会降低扩散率。

6)锌：熔于锡2%，不溶于铅，⼤量降低扩散率。

3、⾦属杂质对焊锡显微结构的影响

Tsol-Troom

1.5

刻意加⼊15%的其他⾦属，在室温下都超过其固熔体的量，⽽形成第三个相。

4、实际状况下焊锡污染的影响

在焊锡作业温度下，不同的⾦属都会对焊锡的各种性能造成不现的污染。

4焊锡的物理特性

1、室温下焊锡的特性：

1)抗张强度：在63/37⽐例附近最强，锡含量⾼者较铅含量⾼为佳，事实上铜与焊锡的接合强

度⼤于焊锡本⾝。2)抗剪强度：略。3)弹性：略。

4)硬度：锡含量⾼者硬度较⼤。

5)冲击强度：焊锡不适合来回的加⼒于其上。6)导电度：呈线性关系，锡越多，导电性越佳。7)密度：呈线性关系，铅越

多，密度越⼤。8)延展性：略。

9)表⾯张⼒与沾度：略。

10)焊锡蠕变特性：许多较软的⾦属受到⼩于其断裂拉⼒时不会⽴即断裂，但会持续⼀段时间后

才会断裂，此种特性称为蠕变，焊点的蠕变强度，代表了焊点长期承受⼒量的能⼒。

2、室温以外的焊锡物理特性：

在低温下最⼤的危险还是TinPest，因此在低温环境下使⽤的产品，应使⽤含锑的焊锡，⼯

作温度上接近熔点时，其延展性、强度等都会丧失。

最⾼⼯作温度为：Tmax=+Troom

以63/37焊锡为例，其最⾼⼯作温度不得超过130C.

5焊点的特性

1、焊锡量对焊点的抗剪强度之影响：焊锡量⼤，对焊点的抗剪强度并⽆助益。

2、焊锡接触时间与抗剪强度之影响：接触时间与抗剪强度并⽆影响。

3、焊锡温度与抗剪强度之影响：⾦属表⾯经过预热时抗剪强度较⼤。

4、焊点厚度与抗剪强度的影响：适当增加焊点厚度会增加抗剪强度。

5、温度与焊点厚度的影响：(T-t)S=K(T：焊接温度；t：共融温度；S：厚度；K：常数，

通常为0.347，⾼温时因流动性佳，因此焊锡较薄，温度低时有沾滞性，焊锡厚度⾃然。

6焊锡加其他⾦属的特性

1、含锑特殊功能焊锡

我们常⽤的焊锡是63/37、60/40、50/50、40/60、30/70，在焊锡中加⼊2.5%-3.0%的锑有助于提升各种强度，降低锡量，但光

泽较暗。

2、低温焊锡

1)铋及镉合⾦：将铋加⼊锡、铅、镉及其他⾦属形成低温焊锡。

2)铟合⾦焊锡：铟⿀融点在150C是焊锡元素中，融点温度最低，铟是⼀种贵重⾦属，有很好

的抗氧化能⼒，光泽度⾼，好的电及热的导体，抗张强度低(515&b/in)，⾼延展性(61%延

展)，由于纯的铟强度弱，因此需要加⼊其它⾦属以调合其强度，⾼铟含量之焊锡⽤于薄膜电路上含⾦成份的材质焊接，防⽌⾦

的流失，96In/4Zn共融合⾦，融点143.5C.

3)银合⾦焊锡：银⾮常易溶⼊锡，在焊接过程中为了防⽌银的溶⼊，通常在63/37焊锡中先加

⼊2%的银。

7焊点设计的考虑

考虑因素：1)导电性；2)耐久的机械强度；3)散热性；4)容易制造；5)修补⽅便；6)可⽬视检查。

焊接过程最重要的三项材料：基层⾦属、助焊剂和焊锡。

1、基层⾦属：

通常设计者考虑其抗剪强度、延展性和腐蚀。

熔点温度-室温1.5

1)电动势：电动势与腐蚀的关系最⼤，当基层⾦属电动势与焊锡相差很⼤，且有液态离⼦游离

时，会产⽣严重氧化腐蚀，如铝的焊接很少⽤。

2)热膨胀系数：热膨胀率⾼，易造成材料断裂，通常可在设计后使⽤热循环试验⽅式来测其耐

⼒，焊锡的延展性视其纯度⽽定。

3)可焊性：不同的表⾯处理可增加其焊性，如预锡、电镀锡铅或其他可焊性好的材料，银、

镉、锡、镍等处理。

2、助焊剂的选择：

1)容易焊接者：可⽤松⾹类助焊剂即可，除⾮严重氧化或表⾯污染，通常使⽤R或RMA。2)不易焊接者：使⽤特别助焊剂

或在材料上先沾锡。

3)谨慎的选择助焊剂，必须配合整个装配时的其他条件，如果有⼀助焊剂只适⽤于某种特别⾦

属，我们可以调整其基层⾦属的表⾯处理，加以适当的清洗，避免使⽤较强的助焊剂。

3、焊锡的选择：

最常⽤的焊锡是锡/铅、铟、铋、锑、镉及银的合⾦，⼀般操作温度应⾼于融点70?C左右，

以保持焊锡的良好的流动性。

1)温度：在考虑温度时要注意两项温度。

a.最⾼焊接温度：在焊接装配时所充许的最⾼温度，有时必须使⽤某些温度较⾼的焊锡时，可利⽤散热⽚的⽅式。

b.最⾼⼯作温度：焊点在产品上的使⽤温度，当焊锡接近其融点时，抗张强度和抗剪强度会丧失，参考公式：

最⾼⼯作温度=+室温

以63/37焊锡为例，室温18?C则最⾼⼯作温度应为128?C，超过此温度时，焊点不宜⽀撑零件。

2)机械强度：考虑机构接点与电⽓接点时，机构接点应考虑机械强度，⽽电⽓接点是电⼦产品

中焊点最弱的接点，其焊点强度很重要。3)电⽓特性：在电路中接点的导电性和电阻值。4)密度：焊点的重量⼤⼩，影响

焊点度度。

5)热性热膨胀：对玻璃和⾦属，陶磁和⾦属等接点特别重要。

6)其它特性：如蒸⽓压固化后膨胀特性，腐蚀性及不同⼯作的适应性。

8污染物与控制

以锡炉为主，污染物可从板台，治⼯具或掉进锡炉的东西⽽来，任何与焊锡波浪接触的东西⼀定要不锈铜、或铁氟龙保护、或

氧化处理。为了减少污染，我们要定期检查污染物的含量以建⽴平衡⽔准，依污染物加⼊最和在焊接⼯程中被移去的焊锡量的

⽐率来加⼊新焊锡。

加锡

污

焊锡槽中污染物的增加率

染

⽔

率

化业过程

9浮渣

浮渣是形成于焊锡表⾯的多氧化物，产⽣的速率仍温度和搅动⽽定，以锡炉为多，浮渣是⼩焊锡球被⼀层薄氧化物所盖住，焊

锡表⾯的搅流愈⼤，形成的浮渣愈多。

焊锡表⾯的氧化物可防⽌再氧化，因此，不必经常清除浮渣，只要它不影响波浪的动作，

每天清理⼀次就够了。

D⾃动焊锡机

⾃动焊锡机由助焊剂涂布器、预热器、焊锡炉、输送机构、通风系统五部分构成。

1助焊剂涂布器(FluxDeposition)

将助焊剂涂在焊件上最简单的⽅法是⽤刷的⽅式，但只适⽤于少最的焊锡⼯作，或进⾏不

同助焊剂的试验，或在制作样品，⼤批量⽣产时不适合。

1、泡沫式助焊剂涂布器

在电⼦⼯⼚中，90%以上的⾃动焊锡机都采⽤泡沫式助焊剂槽，此助焊剂槽必须使⽤含有发泡剂的助焊剂。当压缩空⽓被压⼊

满是细孔的发泡管时，助焊剂产⽣稳定的泡沫，⾃发泡管上⽅的通道中上升⾄顶部，缓慢地⾃顶部的开⼝溢流回槽中，同时在

开⼝处形成6⾄12mm落差的泡沫⾼度，基板经过且焊剂槽，下⽅沾到泡沫，造成⼀层薄⽽均匀的助焊剂分布于底部。如果基板

与泡沫的相对⾼度调整正确，则不致泡沫⾃基板前缘冲到其上⽅。

为了避免过多的助焊剂留在基板的底部，可⽤空⽓⼑或⼿刷置于泡沫通道的后⽅，刮除多余的助焊剂，空⽓⼑⽐⽑刷好⽤。附

加刮除装置主要是为了减少助焊剂的使⽤量；其次，保持机器清洁，防⽌燃的助焊剂，滴落在预热器上。

由于⼤部分助焊剂都具腐蚀，助焊剂槽的材料⼀般采⽤不锈钢，或PE、或PVC等塑胶。泡沫式助焊剂涂布器是较为简单的⼀

项设备，为求得可靠及⼀致⼯作效果，在操作及维护上应注意以下⼏点：

1)进⼊发泡管中的压缩空⽓宜缓慢调整，以产⽣细⼩的泡沫为原则，控制泡沫达到需要的⾼

度。

2)⾮常细⼩的发泡管孔锡被⼲固的助焊剂堵塞，因此发泡管应经常保持在润湿的状态，使⽤

时，助焊剂的液⾯须⾼于发泡管。

3)助焊剂多是粘性较⾼的材料，⼲固后不易清除，不⽤时，尽量将助焊剂再倒回储存桶

中，且清洗槽体。

4)夹具必须在已冷却的状况下轮流使⽤，避免破坏泡沫的结构。

5)压缩空⽓必须够清洁，以免油或⽔污染助焊剂。

2、波式助焊剂槽

主要部分包含泵及助焊剂流动的通道。泵将助焊剂加压后，流径通道，在通道的顶部形成⼀波⽯，然后流回槽中，基板经过波

式助焊剂槽，底部的焊锡完全浸⼊助焊剂中，上部零件⾯则不与助焊剂直接接触，但底部的助焊剂会穿过零件孔渗⼊基板上

⽅，焊锡⾯形成薄且均匀的⼀层助焊剂。

波式助焊剂槽常以⾼波⾯使⽤，在波⾯涌出的开⼝部分装⼀⽹状的隔板，可以稳定波流成⼀平坦的波⾯，最适⽤于两次焊锡作

业。

3、喷雾式助焊剂槽

喷雾式助焊剂槽适⽤基板底部的零件脚很长，制程要求零件脚不被外物触动基板底部助焊剂少，免洗，缺点是不锡维持周围⼯

作环境清洁，我们公司使⽤的都是喷雾式助焊剂槽。

喷雾式助焊剂槽分四类：

1)压缩空⽓喷雾式

2)⽆⽓喷雾式

3)⽹筒空⽓⼑式

4)⾼压抽吸喷雾式

最常⽤的为压缩空⽓喷雾式，在使⽤时，⼀般都有附加装置，控制其在基板正好达到助焊剂槽上⽅时才喷雾，基板离开其喷雾

范围时即停⽌，以减少污染机器，同时须注意通风，以避免⽕灾及爆炸的可能。

4、助焊剂⽐重控制器

⽣产线在⼤量制造时，焊锡机中的助焊剂测量⽐重及稀释剂添加⾮常重要。最简单的⽅法，就时定时使⽤⽐重计测定，但如何

添加正确数量的助焊剂或稀释剂，使⽐重维持在原来的值，则不容易。

⽐重控制器是利⽤置于机器上⽅的助焊剂及稀释剂容器接⾄助焊剂槽的管路上，装有电磁阀，电磁阀的开放及关闭受⽐重及液

⾯感应器控制，助焊剂及稀释剂藉重⼒流⼊助焊剂槽中，⽽完成⽐重控制的⼯作。

⽬前使⽤较为普遍的为数字式⾃动⽐重控制⽅式。为了达到焊锡作业的零缺点，助焊剂的⽐重正确与否很重要的。⾃动控制⽐

以作业员⽤传统⽐重计测定要可靠，其测定误差在0.003到0.005之间，且可以结合传统的标准的⽐重计及试管互相⽐较。

2预热器(Preheater)

1、预热的主要⽬的

减少基板在与⾼温锡波接触时的热冲击，活化助焊剂及烘⼲助焊剂中的熔剂成分，因为未经适当烘⼲的基板在与熔锡接触时，

熔剂⽓体扩张会造成焊点的⽓孔。

2、预热器的种类

(⼀)最理想的预热器须能同时具备以下条件：

1)它能够快速加热及冷却；

2)能够有效率地使⽤能源；

3)清洁容易，⾄少助焊剂及其他的污染不影响热的传递；

4)将焊点的⾦属部分加热⽽不升⾼基材的温度；

5)传送于整⽚基板上欲形成焊点部分的热量保护均匀；

6)加热范围的宽度可调，以适合各种不同宽度的基板组件，同时不浪费多余的热能。

7)所发⽣的热量不因使⽤时间长短⽽变化。

(⼆)常⽤的预热器种类如下：

1)热板式：结构简单、成本低，平时不需清洁，定期维护时，⽤刮⼑刮除残渣。

2)盘管式：加热较快，需配合反射板才能充分发挥效果，本⾝不需要清洁。

3)热空⽓式：热空⽓中的热能传⾄基板上的效率很低，能加强助焊剂的⽓化及避免可燃性⽓体

积聚⽽造成危险，⼀般配合其他⽅式预热器使⽤。

4)⽯英板式：加热率及冷却率⾼，不需特别的清理，加热⾯均匀。

5)⽯英管式：加热及冷却速度更快、易碎，成本较⾼。

6)红外线灯管式：加热反应是所有预热器中最快的⼀种，预热温度范围⼤，⼀般要配镀⾦的反

射板，我们公司使⽤的预热器就是这⼀种。

3焊锡炉

焊锡炉是整部焊锡机的⼼脏，包含了锡槽、锡泵及形成锡波的喷锡⼝，我们公司使⽤双波峰焊锡炉，采⽤浸锡⽅式，锡炉炉体

由不锈钢板烧焊⽽成，U型发热丝装于锡炉中的底部及两侧⽤以熔锡及保持锡的温度，上层发热丝⽤以熔锡⽽下部发热丝⽤于

恒温控制。

焊锡槽是⼀个容器，必须能够承受焊锡的温度，典型的电⼦业使⽤的焊锡全⾦；其操作温度在260度内，其结构必须⾜够承受

重量⽽不致变形，材料耐腐蚀，⼀般选⽤铸铁或不锈钢。

1、焊锡炉的加热分为三类：

1)外部的加热⽅式；

2)内部的加热⽅式(称卡式加热器)；

3)沈浸式加热器，是直接浸⼊锡槽中接触焊锡。

锡槽的容量应考虑到焊锡的被污染，热的稳定度，锡波⾯的稳定度。焊锡的污染程度的⾼低⽐率，⼀定和其数量成反⽐，锡波

的热稳定度受锡槽⼤⼩的影响。

2、焊锡⾃动补充装置

⾼有监视系统，在焊锡机加装可⽬视的锡⾯指⽰器，或当熔锡⾯到达上下限时，经信号显⽰。普通的测定熔锡⾯⽅法是使⽤以

不锈钢材料制成的浮⼦，随熔锡⾯的⾼低⽽动作开关及警告灯，或是启动⾃动加锡的机构。

3、焊锡泵

⽤马达驱动⼀简单的离尽式泵可以产⽣锡波，溶融的焊锡被加压并流过喷⼝。锡波的⾼度通常以三种⽅式控制：⼀是变化锡泵

的速度；⼀是锡泵的⾼低位置；或是两种⽅法合并使⽤.

4、焊锡波

锡波造成两个主要问题就是焊点的焊锡量过多及造成短路、锡尖等情形，这是因为多余的焊锡未能滴回锡波；另外就是焊锡效

果不理想，如贯穿孔在基板顶⾯未被焊锡被满及焊点不洁锡的现象，是因为锡波未能传⾜够的热到焊点，这点可以放慢焊锡速

度来解决，改善以上的问题有：

1)在锡波中使⽤油，降低表⾯张⼒，允许基板上多余的焊锡较易流回到锡波中。

2)增加锡波与基板的接触⾯，使焊点有较多的受热时间。

3)利⽤⾃然的重⼒及表⾯张⼒的作⽤使多余的焊锡易于回流⾄锡波中，亦即使基板以5?~8?的

倾斜⾓度接触及脱离锡波。

根据喷锡⼝的种类将锡波分为：

1)对称式锡波；是最早的⼀种锡波，配合⽔平式输送机构易产⽣短路、锡尖。

2)宽型对称式锡波：增⼤了锡波平⾯，可提⾼焊锡速度。

3)可调对称式锡波：适合任何特殊⽤途，可焊接较⼤散热⾯积的基板，对简单的基板，还可快

速地进⾏焊接.

4)⾮对称式锡波：在喷锡⼝的⼀边加延伸板⽽形成，其出⼝端与基板接触⾯有了很⼤的改善。

5)可调⾮对称式锡波：

通常与5?~8?倾斜式的输送机构配合，⾃喷锡⼝中流出的溶锡⼤部分流向与基板⾏⾛相反的⽅向，⼩量的溶锡则朝向与基板⾏

⾛相同的⽅向流动，在锡波的中间及后半部形成⼀⼏乎静⽌的波⾯，在线路超密集的基板的焊锡作业中有⾮常显著的效果，妥

当配合正确的制程变数设定，能够到达最⾼品质及接近零缺点的焊点要求。

6)双锡波：我们公司使⽤的锡炉为双锡波，他包括两个部分，⾸先是⼀道细窄⽽有扰流效果的

锡波，易于渗透并涵盖到基板焊锡⾯的各个⾓落，第⼆部分是⼀个标准的可调对称式锡波，