2.4.2　焊接原理與焊料的選用

（1）焊接原理

利用加熱或其他方法，使焊料與被焊金屬（母材）原子間互相吸引（互相擴散），依靠原子間的內聚力使兩種金屬永久地牢固結合，這種方法稱為焊接。焊接可分為熔焊、釬焊及接觸焊三大類。在電子設備裝配與維修中，主要采用的是釬焊。所謂釬焊，就是加熱作為焊料的金屬使其熔化成液態，再把另外的被焊固態金屬連接在一起，并在焊點發生化學變化的方法。在釬焊中起連接作用的金屬材料稱為釬料，即焊料。作為焊料的金屬的熔點必須低于被焊金屬材料的熔點，按照使用焊料的熔點不同，釬焊分為硬焊和軟焊。

采用錫鉛焊料進行焊接稱為錫鉛焊，它是軟焊的一種。錫鉛焊點的形成，是將加熱熔化為液態的錫鉛焊料，借助于焊劑的作用，熔于被焊接金屬材料的縫隙。如果熔化的焊錫和被焊接金屬的結合面上不存在其他任何雜質，那么焊錫中的錫和鉛的任何一種原子便會進入被焊接金屬材料的晶格，在焊接面間形成金屬合金，并使其連接在一起，得到牢固可靠的焊接點。被焊接的金屬材料與焊錫之所以能生成合金，必須具備一定的條件，歸納起來，主要有以下幾點：

①被焊接的金屬材料應具有良好的可焊性，所謂可焊性是指被焊接的金屬材料與焊錫在適當的溫度和助焊劑的作用下，焊錫原子容易與被焊接的金屬原子相結合，以便生成良好的焊點。

②被焊金屬材料表面與焊錫應保持清潔接觸，應清除被焊金屬表面的氧化膜，因為氧化膜會阻礙焊錫金屬原子與被焊金屬間的結合，在焊接處難以生成真正的合金，容易形成虛焊與假焊。

③應選用助焊性能好的助焊劑，助焊劑性能一定要適合被焊金屬材料的性能，使其在熔化時能熔解被焊金屬表面的氧化膜和污垢，并增強熔化后焊錫的流動性，保證焊點獲得良好的焊接。

④焊錫的成分及性能應在被焊金屬材料表面產生浸潤現象，使焊錫與被焊金屬原子之間因內聚力的作用而熔為一體。

⑤焊接時要具有足夠的溫度使焊錫熔化，使其向被焊金屬縫隙滲透，并向其表層擴散，同時使被焊接金屬材料的溫度上升到焊接溫度，以便與熔化焊錫生成金屬合金。

⑥焊接的時間要掌握適當，時間過長，易損壞焊接部位和元器件；時間過短，則達不到焊接要求，不能保證焊接質量。

此外，對于錫焊本身，包括被焊接金屬材料與焊錫之間應有足夠的溫度，在助焊劑作用下的化學和物理過程，就能在焊接處生成合金，形成焊接點。錫焊接頭應具有良好的導電性、一定的機械強度以及對焊錫加熱后可方便地拆焊等優點。但是要得到良好的導電性、足夠的機械強度、清潔美觀的高質量焊點，除保證上述幾個條件，在實際焊接中，還要掌握好焊接工具的正確使用和一系列工藝要求，才能達到目的。

（2）焊料的選用

電烙鐵釬焊的焊料是錫鉛焊料，由于其中的錫鉛及其他金屬所占比例不同而分為多種牌號，常用錫鉛焊料的特性及主要用途見表2-3。

表2-3中所列的各種錫鉛焊料的特性和用途是不同的，在焊接中應根據被焊件的不同要求去選用，選用時應考慮如下因素：焊料必須適應被焊接金屬的性能，即所選焊料應能與被焊金屬在一定溫度和助焊劑的作用下生成合金。也就是說，焊料和被焊金屬材料之間應有很強的親和性。

焊料的熔點必須與被焊金屬的熱性能相適應，焊料熔點過高或過低都不能保證焊接的質量。焊料熔點太高，使被焊元器件、印制電路板焊盤或接點無法承受；如果焊料熔點過低，助焊劑不能充分活化，起不到助焊作用，被焊件的溫升也達不到要求。

由焊料形成的焊點應能保證良好的導電性能和機械強度。

在具體施焊過程中，根據上述原則，對焊料可做如下選擇：

①焊接電子元器件、導線、鍍鋅鋼皮等，可選用58-2錫鉛焊料。

②手工焊接一般焊點、印制電路板上的焊盤及耐熱性能差的元件和易熔金屬制品，應選用39錫鉛焊料。

③浸焊與波峰焊接印制電路板，一般用錫鉛比為61/39的共晶焊錫。

（3）焊劑的選用

金屬在空氣中，特別是在加熱的情況下，表面會生成一層比較薄的氧化膜，阻礙焊錫的浸潤，影響焊接點合金的形成。采用焊劑（又稱助焊劑）能改善焊接的性能，因為焊劑有破壞金屬氧化層使氧化物漂浮在焊錫表面的作用，有利于焊錫的浸潤和焊縫合金的生成；它又能覆蓋在焊料表面，防止焊料或金屬繼續氧化；它還能增強焊料和被焊金屬表面的活性，進一步增加浸潤能力。

若對焊劑選擇不當， 會直接影響焊接的質量。選用焊劑時，除了考慮被焊金屬的性能及氧化、污染情況外，還應從焊劑對焊接物面的影響，如焊劑的腐蝕性、導電性及對元器件損壞的可能性等方面全面考慮。例如：對于鉑、金、錫及表面鍍錫的其他金屬，其可焊性較強，宜用松香酒精溶液作為焊劑。

由于鉛、黃銅、青銅及鍍鎳層的金屬焊接性能較差，應選用中性焊劑。

對于板金屬，可選用無機系列焊劑，如氧化鋅和氧化銨的混合物。這類焊劑有很強的活性，對金屬的腐蝕性很強，其揮發的氣體對電路元器件和電烙鐵有破壞作用，施焊后必須清洗干凈。在電子線路的焊接中，除特殊情況外，不能使用這類焊劑。

對于焊接半密封器件，必須選用焊后殘留物無腐蝕性的焊劑，以防止腐蝕性焊劑滲入被焊件內部而產生不良影響。

幾種常用焊劑的配方見表2-4。