原创 焊锡合金的品质

焊锡合金的品质(纯度)对于成功的焊接是关键的。在一个合金中的过高不纯度将负面地影响焊接点的形成，最终影响焊接点的品质和可靠性。J-STD- 006是三个有关焊接材料的文件之一，其余两个是J-STD-004《焊接助焊剂的要求》和J-STD-005《锡膏的要求》。

　　有关焊接合金的关键词汇与定义如下：

　　合金：由两种或以上的化学元素组成，其中至少一种是金属元素，具有金属特性的物质。

　　基底金属：将被焊锡湿润的金属表面。基底金属表面在焊接期间没有必要熔化。

　　共晶：从固态到液态变化不经过塑性阶段的一种合金。它也是对任何给定合金的最低熔化温度。例如，共晶锡铅焊锡合金具有单一的熔点温度183°C(361°F)。

　　助焊剂：一种化学活性化合物，通过去掉氧化物和其他污染物来准备将要焊接的金属表面。它也防止金属表面再次氧化，直到焊接完成。

　　液相：焊锡合金从固态或膏状转变到液体形式的温度。

　　焊锡：低于500°C(932°F)熔化的金属合金。

　　固相：焊锡合金从液态或膏状转变到固态的温度。

　　湿润：一种相对均匀、平滑、无间断和粘附的焊锡薄膜在基底金属的表面形成。

　　J-STD-006覆盖了各种的焊锡形式，包括锡条、锡线、锡带、锡粉和特殊的焊锡(即电极、锡锭、端部带钩的锡条、小锡球、预成型等)。锡条和锡粉通常没有助焊剂，而锡线、锡带和特殊焊锡可能是没有助焊剂的、助焊剂夹心的、助焊剂覆盖的或者夹心与覆盖结合的。

　　合金的名字中含有主要的元素(即，锡、铅、银等)及其数量，百分比。例如，共晶锡/铅焊锡由Sn63/Pb37代表。这意味着该合金含有63%的锡和 37%的铅。短的合金名称通常用于指定焊接合金。正如J-STD-006中所描述的，合金名称含有五个字符，由下列规则来定义：

代表合金中主要元素的两个字母的化学符号。J-STD-006第6.4节含有选择关键元素的专门规则。
两位数字规定合金中关键元素的百分比。
单个字母表示可允许合金纯度的变量。
　　例如，Sn63/Pb37的短名是Sn63。其他常见的例子包括Sn60/Pb40，短名Sn60；Sn62/Pb36/Ag02，短名是Sn62。

　　一个合金中的主要元素(即锡和铅)无疑是所希望的，而任何其他元素显然认为是不纯净的。焊锡合金必须是主要元素的同质混合物，因此每个颗粒(即锡粉)都是相同的合金。通常，消除所有不纯物质在技术上和经济上是不可行的，但是不纯的数量必须维持在或者低于所规定的水平。在一个合金中每个元素的数量可以通过任何标准的分析方法来决定。不纯元素，在质量上，将不超过下列数值(对于后缀为A, B, C或E的合金):

Ag(银): 0.100
Al(铝): 0.005
As(砷): 0.030
Au(金): 0.050
Bi(铋): 0.100
Cd(镉): 0.002
Cu(铜): 0.080
Fe(铁): 0.020
In(铟): 0.100
Ni(镍): 0.010
Pb(铅): 0.200
Sn(锡): 0.250
Zn(锌): 0.003
Sb(锑)A合金: 0.500
Sb(锑)B合金: 0.200
Sb(锑)C合金: 0.050
　　由D后缀的合金是超纯合金，用于无障碍芯片安装的应用。在这些合金中，结合的不纯度数量，在质量上，将不超过0.05。对于具有E后缀的合金，在质量上，Pb的数量不超过0.10，Sb不超过0.20。再生材料可以并且应该使用；可是，它必须符合原材料使用的相同纯度标准。

　　曾经在Pb基的焊锡中加入少量(0.2-0.5%)的Sb，以防止锡瘟(tin pest)(超纯的锡在很低的温度下从一种金属形式转变成一种白色粉末)。可是，这个要求已经被取消了，因为研究表明少量的几乎任何其他金属元素都产生同样的结果。

　　当要求低温焊接时，使用铋合金。不幸的是，铋合金通常展示较差的湿润特性，并有很高的绝缘特性。

　　当需要焊接镀金的表面时，铟合金提供一些优势。可是，120°C的低温焊接不应该超过太长时间。当铟合金暴露到高温、高湿或盐分条件下时，应该考虑保形涂层或气密封接。

　　银合金通常与含有银电镀的元件(即电容)一起使用，以防止在回流焊接运作中银电镀层的析出。

　　在J-STD-006中有许多有用的表格，包括：

表二助焊剂类型与标定符号
表四标准焊锡粉末
表A-1焊锡合金的成分、短名和温度特性
表A-2合金名与固态和液态温度的对照表
表A-3合金短名与合金名称的对照表
　　在J-STD-006中解释了八项有关的试验：

焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 类型1-4的筛选方法
焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 测量显微镜法
焊锡粉末颗粒尺寸分布 - 光学图像分析法
最大焊锡粉末颗粒尺寸的决定
在助焊剂覆盖或助焊剂夹心焊锡上/中的助焊剂百分比
助焊剂残留的干燥度
助焊剂夹心锡线的喷溅
焊锡池的测试