焊錫合金的品質(zhì)

焊錫合金的品質(zhì)(純度)對于成功的焊接是關(guān)鍵的。在一個(gè)合金中的過高不純度將負(fù)面地影響焊接點(diǎn)的形成，最終影響焊接點(diǎn)的品質(zhì)和可靠性。J-STD-006是三個(gè)有關(guān)焊接材料的文件之一，其余兩個(gè)是J-STD-004《焊接助焊劑的要求》和J-STD-005《錫膏的要求》。

　　有關(guān)焊接合金的關(guān)鍵詞匯與定義如下：

　　合金：由兩種或以上的化學(xué)元素組成，其中至少一種是金屬元素，具有金屬特性的物質(zhì)。

　　基底金屬：將被焊錫濕潤的金屬表面。基底金屬表面在焊接期間沒有必要熔化。

　　共晶：從固態(tài)到液態(tài)變化不經(jīng)過塑性階段的一種合金。它也是對任何給定合金的最低熔化溫度。例如，共晶錫鉛焊錫合金具有單一的熔點(diǎn)溫度183°C(361°F)。

　　助焊劑：一種化學(xué)活性化合物，通過去掉氧化物和其他污染物來準(zhǔn)備將要焊接的金屬表面。它也防止金屬表面再次氧化，直到焊接完成。

　　液相：焊錫合金從固態(tài)或膏狀轉(zhuǎn)變到液體形式的溫度。

　　焊錫：低于500°C(932°F)熔化的金屬合金。

　　固相：焊錫合金從液態(tài)或膏狀轉(zhuǎn)變到固態(tài)的溫度。

　　濕潤：一種相對均勻、平滑、無間斷和粘附的焊錫薄膜在基底金屬的表面形成。

　　J-STD-006覆蓋了各種的焊錫形式，包括錫條、錫線、錫帶、錫粉和特殊的焊錫(即電極、錫錠、端部帶鉤的錫條、小錫球、預(yù)成型等)。錫條和錫粉通常沒有助焊劑，而錫線、錫帶和特殊焊錫可能是沒有助焊劑的、助焊劑夾心的、助焊劑覆蓋的或者夾心與覆蓋結(jié)合的。

　　合金的名字中含有主要的元素(即，錫、鉛、銀等)及其數(shù)量，百分比。例如，共晶錫/鉛焊錫由Sn63/Pb37代表。這意味著該合金含有63%的錫和37%的鉛。短的合金名稱通常用于指定焊接合金。正如J-STD-006中所描述的，合金名稱含有五個(gè)字符，由下列規(guī)則來定義：

代表合金中主要元素的兩個(gè)字母的化學(xué)符號(hào)。J-STD-006第6.4節(jié)含有選擇關(guān)鍵元素的專門規(guī)則。
兩位數(shù)字規(guī)定合金中關(guān)鍵元素的百分比。
單個(gè)字母表示可允許合金純度的變量。
　　例如，Sn63/Pb37的短名是Sn63。其他常見的例子包括Sn60/Pb40，短名Sn60；Sn62/Pb36/Ag02，短名是Sn62。

　　一個(gè)合金中的主要元素(即錫和鉛)無疑是所希望的，而任何其他元素顯然認(rèn)為是不純凈的。焊錫合金必須是主要元素的同質(zhì)混合物，因此每個(gè)顆粒(即錫粉)都是相同的合金。通常，消除所有不純物質(zhì)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是不可行的，但是不純的數(shù)量必須維持在或者低于所規(guī)定的水平。在一個(gè)合金中每個(gè)元素的數(shù)量可以通過任何標(biāo)準(zhǔn)的分析方法來決定。不純元素，在質(zhì)量上，將不超過下列數(shù)值(對于后綴為A, B, C或E的合金):

Ag(銀): 0.100
Al(鋁): 0.005
As(砷): 0.030
Au(金): 0.050
Bi(鉍): 0.100
Cd(鎘): 0.002
Cu(銅): 0.080
Fe(鐵): 0.020
In(銦): 0.100
Ni(鎳): 0.010
Pb(鉛): 0.200
Sn(錫): 0.250
Zn(鋅): 0.003
Sb(銻)A合金: 0.500
Sb(銻)B合金: 0.200
Sb(銻)C合金: 0.050
　　由D后綴的合金是超純合金，用于無障礙芯片安裝的應(yīng)用。在這些合金中，結(jié)合的不純度數(shù)量，在質(zhì)量上，將不超過0.05。對于具有E后綴的合金，在質(zhì)量上，Pb的數(shù)量不超過0.10，Sb不超過0.20。再生材料可以并且應(yīng)該使用；可是，它必須符合原材料使用的相同純度標(biāo)準(zhǔn)。

　　曾經(jīng)在Pb基的焊錫中加入少量(0.2-0.5%)的Sb，以防止錫瘟(tin pest)(超純的錫在很低的溫度下從一種金屬形式轉(zhuǎn)變成一種白色粉末)?？墒牵@個(gè)要求已經(jīng)被取消了，因?yàn)檠芯勘砻魃倭康膸缀跞魏纹渌饘僭囟籍a(chǎn)生同樣的結(jié)果。

　　當(dāng)要求低溫焊接時(shí)，使用鉍合金。不幸的是，鉍合金通常展示較差的濕潤特性，并有很高的絕緣特性。

　　當(dāng)需要焊接鍍金的表面時(shí)，銦合金提供一些優(yōu)勢?？墒牵?20°C的低溫焊接不應(yīng)該超過太長時(shí)間。當(dāng)銦合金暴露到高溫、高濕或鹽分條件下時(shí)，應(yīng)該考慮保形涂層或氣密封接。

　　銀合金通常與含有銀電鍍的元件(即電容)一起使用，以防止在回流焊接運(yùn)作中銀電鍍層的析出。

　　在J-STD-006中有許多有用的表格，包括：

表二助焊劑類型與標(biāo)定符號(hào)
表四標(biāo)準(zhǔn)焊錫粉末
表A-1焊錫合金的成分、短名和溫度特性
表A-2合金名與固態(tài)和液態(tài)溫度的對照表
表A-3合金短名與合金名稱的對照表
　　在J-STD-006中解釋了八項(xiàng)有關(guān)的試驗(yàn)：

焊錫粉末顆粒尺寸分布 - 類型1-4的篩選方法
焊錫粉末顆粒尺寸分布 - 測量顯微鏡法
焊錫粉末顆粒尺寸分布 - 光學(xué)圖像分析法
最大焊錫粉末顆粒尺寸的決定
在助焊劑覆蓋或助焊劑夾心焊錫上/中的助焊劑百分比
助焊劑殘留的干燥度
助焊劑夾心錫線的噴濺
焊錫池的測試