2.4.2　焊接原理与焊料的选用

（1）焊接原理

利用加热或其他方法，使焊料与被焊金属（母材）原子间互相吸引（互相扩散），依靠原子间的内聚力使两种金属永久地牢固结合，这种方法称为焊接。焊接可分为熔焊、钎焊及接触焊三大类。在电子设备装配与维修中，主要采用的是钎焊。所谓钎焊，就是加热作为焊料的金属使其熔化成液态，再把另外的被焊固态金属连接在一起，并在焊点发生化学变化的方法。在钎焊中起连接作用的金属材料称为钎料，即焊料。作为焊料的金属的熔点必须低于被焊金属材料的熔点，按照使用焊料的熔点不同，钎焊分为硬焊和软焊。

采用锡铅焊料进行焊接称为锡铅焊，它是软焊的一种。锡铅焊点的形成，是将加热熔化为液态的锡铅焊料，借助于焊剂的作用，熔于被焊接金属材料的缝隙。如果熔化的焊锡和被焊接金属的结合面上不存在其他任何杂质，那么焊锡中的锡和铅的任何一种原子便会进入被焊接金属材料的晶格，在焊接面间形成金属合金，并使其连接在一起，得到牢固可靠的焊接点。被焊接的金属材料与焊锡之所以能生成合金，必须具备一定的条件，归纳起来，主要有以下几点：

①被焊接的金属材料应具有良好的可焊性，所谓可焊性是指被焊接的金属材料与焊锡在适当的温度和助焊剂的作用下，焊锡原子容易与被焊接的金属原子相结合，以便生成良好的焊点。

②被焊金属材料表面与焊锡应保持清洁接触，应清除被焊金属表面的氧化膜，因为氧化膜会阻碍焊锡金属原子与被焊金属间的结合，在焊接处难以生成真正的合金，容易形成虚焊与假焊。

③应选用助焊性能好的助焊剂，助焊剂性能一定要适合被焊金属材料的性能，使其在熔化时能熔解被焊金属表面的氧化膜和污垢，并增强熔化后焊锡的流动性，保证焊点获得良好的焊接。

④焊锡的成分及性能应在被焊金属材料表面产生浸润现象，使焊锡与被焊金属原子之间因内聚力的作用而熔为一体。

⑤焊接时要具有足够的温度使焊锡熔化，使其向被焊金属缝隙渗透，并向其表层扩散，同时使被焊接金属材料的温度上升到焊接温度，以便与熔化焊锡生成金属合金。

⑥焊接的时间要掌握适当，时间过长，易损坏焊接部位和元器件；时间过短，则达不到焊接要求，不能保证焊接质量。

此外，对于锡焊本身，包括被焊接金属材料与焊锡之间应有足够的温度，在助焊剂作用下的化学和物理过程，就能在焊接处生成合金，形成焊接点。锡焊接头应具有良好的导电性、一定的机械强度以及对焊锡加热后可方便地拆焊等优点。但是要得到良好的导电性、足够的机械强度、清洁美观的高质量焊点，除保证上述几个条件，在实际焊接中，还要掌握好焊接工具的正确使用和一系列工艺要求，才能达到目的。

（2）焊料的选用

电烙铁钎焊的焊料是锡铅焊料，由于其中的锡铅及其他金属所占比例不同而分为多种牌号，常用锡铅焊料的特性及主要用途见表2-3。

表2-3中所列的各种锡铅焊料的特性和用途是不同的，在焊接中应根据被焊件的不同要求去选用，选用时应考虑如下因素：焊料必须适应被焊接金属的性能，即所选焊料应能与被焊金属在一定温度和助焊剂的作用下生成合金。也就是说，焊料和被焊金属材料之间应有很强的亲和性。

焊料的熔点必须与被焊金属的热性能相适应，焊料熔点过高或过低都不能保证焊接的质量。焊料熔点太高，使被焊元器件、印制电路板焊盘或接点无法承受；如果焊料熔点过低，助焊剂不能充分活化，起不到助焊作用，被焊件的温升也达不到要求。

由焊料形成的焊点应能保证良好的导电性能和机械强度。

在具体施焊过程中，根据上述原则，对焊料可做如下选择：

①焊接电子元器件、导线、镀锌钢皮等，可选用58-2锡铅焊料。

②手工焊接一般焊点、印制电路板上的焊盘及耐热性能差的元件和易熔金属制品，应选用39锡铅焊料。

③浸焊与波峰焊接印制电路板，一般用锡铅比为61/39的共晶焊锡。

（3）焊剂的选用

金属在空气中，特别是在加热的情况下，表面会生成一层比较薄的氧化膜，阻碍焊锡的浸润，影响焊接点合金的形成。采用焊剂（又称助焊剂）能改善焊接的性能，因为焊剂有破坏金属氧化层使氧化物漂浮在焊锡表面的作用，有利于焊锡的浸润和焊缝合金的生成；它又能覆盖在焊料表面，防止焊料或金属继续氧化；它还能增强焊料和被焊金属表面的活性，进一步增加浸润能力。

若对焊剂选择不当， 会直接影响焊接的质量。选用焊剂时，除了考虑被焊金属的性能及氧化、污染情况外，还应从焊剂对焊接物面的影响，如焊剂的腐蚀性、导电性及对元器件损坏的可能性等方面全面考虑。例如：对于铂、金、锡及表面镀锡的其他金属，其可焊性较强，宜用松香酒精溶液作为焊剂。

由于铅、黄铜、青铜及镀镍层的金属焊接性能较差，应选用中性焊剂。

对于板金属，可选用无机系列焊剂，如氧化锌和氧化铵的混合物。这类焊剂有很强的活性，对金属的腐蚀性很强，其挥发的气体对电路元器件和电烙铁有破坏作用，施焊后必须清洗干净。在电子线路的焊接中，除特殊情况外，不能使用这类焊剂。

对于焊接半密封器件，必须选用焊后残留物无腐蚀性的焊剂，以防止腐蚀性焊剂渗入被焊件内部而产生不良影响。

几种常用焊剂的配方见表2-4。