焊接原理与焊锡性

文章摘要：焊接原理与焊锡性术语手册1、Abietic Acid松脂酸是天然松香（Rosin）的主要成份，占其重量比的34％。在焊接的高温下，此酸能将铜面的轻微氧化物或钝化物予以清除，使得清洁铜面可与熔锡产生"接口合金共化"（IMC）而完成焊接。此松脂酸在常温中很安定，不会腐蚀金属。 2、Angle of Contack 接触角广义是指液体落在固体表面时，其边缘与固体外表在截面上所形益的夹角。在PCB 的狭义上是指焊锡与铜面所形成的Θ角，又称之为双反斜角（Dihedrel Angle）或直接称为 Contact Angle。 3、Blow Hole 吹孔指完工的 PTH 铜壁上，可能有

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焊接原理与焊锡性术语手册

1、Abietic Acid松脂酸
是天然松香（Rosin）的主要成份，占其重量比的34％。在焊接的高温下，此酸能将铜面的轻微氧化物或钝化物予以清除，使得清洁铜面可与熔锡产生"接口合金共化"（IMC）而完成焊接。此松脂酸在常温中很安定，不会腐蚀金属。

2、Angle of Contack 接触角
广义是指液体落在固体表面时，其边缘与固体外表在截面上所形益的夹角。在PCB 的狭义上是指焊锡与铜面所形成的Θ角，又称之为双反斜角（Dihedrel Angle）或直接称为 Contact Angle。

3、Blow Hole 吹孔
指完工的 PTH 铜壁上，可能有破洞(Void 俗称窟窿)存在。当板子在下游进行焊锡时，可能会造成破洞中的残液在高温中迅速气化而产生压力，往外向孔中灌入的熔锡吹出。冷却后孔中之锡柱会出现空洞。这种会吹气的劣质 PTH，特称为"吹孔"。吹孔为 PCB 制程不良的表征，必须彻底避免才能在业界立足。

4、Brazing 硬焊
是指采用含银的铜锌合金焊条，其焊温在425~870℃ 下进行熔接(Welding)方式，比一般电子工业常见软焊或焊(Soldering)，在温度及强度方面都比较高。

5、Cold Solder Joint 冷焊点
焊锡与铜面间在高温焊接过程中，必须先出现 Cn Sn 的"接口合金共化物"(IMC)层，才会出现良好的沾锡或焊锡性(Solderability)。当铜面不洁、热量不足，或焊锡中杂质太多时，都无法形成必须的 IMC(Eta Phase)，将出现灰暗多凹坑不平。且结构强度也不足的焊点，系由焊锡冷凝而形成，但未真正焊牢的焊点，特称为"冷焊点"，或俗称冷焊。

6、Contact Angle 接触角
一般泛指液体与固接触时，其交界边缘，在液体与固体外表截面上，所呈现的交接角度，谓之 Contact Angle。

7、Dewetting 缩锡
指高温熔融的焊锡与被焊物表面接触及沾锡后，当其冷却固化即完成焊接作用得到焊点(Solder Joint)。正常的焊点或焊面，其已固化的锡面都应呈现光泽平滑的外观，是为焊锡性(Solderability)良好的表征。所谓 Dewetting 是指焊点或焊面呈高低不平、多处下陷，或焊锡面支离破碎甚至曝露底金属，或焊点外缘无法顺利延伸展开，截面之接触角大于 90 度者，皆称为"缩锡"。其基本原因是底金属表面不洁(有氧化物或其它污染)，造成与焊锡之间不易形成"接口合金共化物"(如Cu６Sn５ 之 Eta phase IMC 即是),难以亲锡，无法维持焊锡的均匀覆盖所致。

8、Dihedral Angle 双反斜角
是指焊点或焊面外缘在截面上左右两侧的接触角，有如喷射机之双反斜翅膀，称为"双反斜角"。此角度愈小时，表示其"沾锡性"愈好。

9、Eutetic Composition 共融组成
合金中的组成份在某一定比例时，其熔点(M.P.; Melting Point)最低，称之为"共融组成"。如锡铅合金在63／37比例时，其熔点仅183℃，且直接由固态熔化成液态，中间并未出现浆态；反之亦然。故此63／37比例特称之为"共融组成"，而183℃即其共融点(Eutetic Point)。

10、Finite Element Method有限要素分析法
是一种对焊点(Joint)可靠度与故障的分析法，为利用计算机与数据模式的分析工具。可将焊件之结构以微分方式划分成许多受力面与受力点，在计算机协助下逐一仔细找出故障的可能原因。下左图即为一鸥翼脚焊点的FEM分析图。左图为一外围有球脚的P-BGA，在板面上焊接后的FEM细分图，此件共有2492个平面应变要素，与7978个节点应变要素 (Node Strain Element)。

11、Meniscograph Test 弧面状沾锡试验
是针对待焊物表面沾锡性好坏所做的一种试验，如右图所示；取一金属线使其沉入表面清洁的熔锡池中。若金属线的沾锡性不错时，则会产生良好的沾锡力(Wetting Force)，而在交界处会将锡拉起，呈现弧状上升的"弯月形"(Meniscus)，即表示其焊锡性良好。可再以"弧面沾锡仪"(Meniscometer)的激光束去观察所带起的弯弧的高度，再按已存在计算机中的记忆资料，求出接触角(Contact Angle θ,或称沾锡角Wetting Angle)，即可判断出零件脚沾锡品质的好坏。不过此法现已不如"沾锡天平"法(Wetting Balance)来的更精确。按荷兰籍焊接专家 R.J.Klein Wassink(曾任职菲利浦公司 30 年以上,为全世界 SMT 的启蒙者)之名著 Soldering In Electronics(2nd Ed.，1989)P.332所载，在沾锡动作接触 3～4 秒后可测得 θ 角，其代表之意义如表内所示。

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