電子線路焊接!焊料、助焊劑,配方/用法,這些你該知道的

電子線路焊接，所用的焊料和焊劑，其實有很多品類，雖然都是用來焊接，但是不同品種的焊料和焊劑，有著不同的焊接性能。

不同的性能，可以適應不同的焊接方式，比如：手工焊接，機器焊接，低溫惡劣環境焊接等等不同的場景。

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最常用的焊料，焊錫絲、焊錫條，如下圖所示，是由錫和鉛兩種金屬，按照一定比例融合而成的錫鉛合金，其中錫為主料，因此人們叫它」焊錫「。

最常用的焊料

錫（Sn），是銀白色、有光澤、有延展性、呈脆性、在空氣中不易氧化的金屬，熔點為232℃。

由於純錫，呈脆性，並且能與大多數金屬熔融形成合金，因此為了讓以錫為主的焊料具有韌性，同時降低熔點，必須與另外一種金屬熔融，以改善錫焊料的焊接性能。

鉛（Pb），是青灰色、質軟、密度大、有延展性、有毒性、在空氣中易氧化的金屬，熔點為327℃。

但是鉛，是一種不錯的錫焊料添加料，當與錫按比例熔融混合後，就得到常用的『含鉛焊錫料』。

這種『含鉛錫焊料』，熔點變低，利於低溫焊接，能容易與大多數金屬結合（即：容易上焊料），並且價格低、導電性好、焊點可靠。

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1、錫焊的焊接原理

錫焊，其實是比較複雜的一個化學和物理過程。

當用錫，焊接金屬銅的時候，隨著電烙鐵的加熱和助焊劑的幫助，錫先對焊接表面潤溼，然後逐漸向銅內部擴散，就像水滴在紙張上那樣，在錫與銅的接觸面形成附著層，冷卻後便形成了焊接點。

在錫與銅的接觸面形成附著層的過程中，其間發生了潤溼、擴散、冶金結合。

判斷某種金屬是否能夠焊接、容易焊接，取決於兩個主要因素：

1. 所用焊料是否可以與焊件形成化合物；

2. 要有可以除去焊接面上的汙漬和氧化物等阻止焊料與焊件結合的助焊劑。

比如，鈦、矽、鉻，這些物質，不能與錫發生反應，因此在對這些物質焊接時，就不能使用錫焊接。

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2、錫焊料的成分與熔點的關係

錫焊料中，錫和鉛的比例不同，熔化溫度是不同的，但是它的熔化溫度，總是低於組成合金的任何一種純金屬的熔化溫度。

對於不同的焊件和焊接環境，需要選擇不同熔化溫度的焊料，以及使用適合的焊接方法。

常用的含鉛錫焊料的成分和用途，見下表所示：

常用含鉛錫焊料的成分和用途

可見，錫的含量在20%~63%之間，如果錫含量高於63%，不僅價格高、熔化溫度高，而且焊接點的強度會降低，但是錫含量也不能太低，當低於20%時，焊接強度會減弱、焊接點發脆。

在焊接電子線路時，要避免高溫損壞元器件和電路板，常用低溫錫（錫63% 鉛37% 熔點183℃）。

市售的成品含鉛錫焊料，有些還加入了少量的其他金屬元素，以進一步改善焊接性能。

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3、助焊劑的作用和選擇

如下圖所示，是常用的助焊劑。

常用的助焊劑

助焊劑，也有人稱為：」焊劑、焊藥「。

經過清潔處理的焊件表面，在加熱焊接時，總是很快又被氧化，形成阻焊層，所以必須使用助焊劑，清理氧化物的同時，隔絕氧氣阻止再次氧化，還能降低液態焊料的表面張力，增加它的流動性，讓焊點表面光潔美觀，焊點內部密實。

助焊劑種類很多，下表是常見的助焊劑用途和性能。

常見的助焊劑用途和性能

這些助焊劑，在溫度升高時，能流淌到焊接表面散開，在清除焊件表面的氧化物的同時，隔絕了與氧氣的接觸，保持焊件表面『乾淨』，還能讓焊料的流淌性變好，利於焊料流淌到焊接的縫隙中。

需要注意的是，氯化鋅和稀鹽酸，雖然有很好的去汙能力，使用很方便，但是腐蝕能力也很強，儘量避免在電路板焊接中使用。同樣的，焊錫膏，也是使用方便的助焊劑，但是會有很多殘留物，焊接時飛濺的物質中有很多酸性物質，同樣也會對電路板的其他部分造成腐蝕。

如果要使用氯化鋅和稀鹽酸或者焊錫膏，來焊接電路板，焊接完畢後，必須徹底清洗，以免因為腐蝕造成電路板出現，無法預期的故障。

業餘條件，和不洗板的情況下，焊接電路板，最常用，最適合助焊劑是『松香』，它的優點是，無腐蝕性，不會沾染灰塵。

松香，在焊接時，松香酸能溫和的去掉焊件表面的氧化物，並且在氣化的同時，還能帶走一部分氧化物，並且可以增加焊錫的流動性和浸潤性。

松香，實際上是樹脂製品，呈半透明狀態，顏色淡黃為品質好，顏色赤褐品質稍差。

松香，通常是塊狀，可以直接用電烙鐵蘸取使用，但是反覆使用一塊松香，上面會附著許多雜質，如，碳化物、金屬粉末、金屬氧化物等，這些汙物會讓焊點產生多孔、不光潔，在焊點周圍形成一圈汙垢。

還有一種，比較好的用法就是配製『松香水』，如下圖所示：

松香水的配製

把松香壓成粉末，放進95%的酒精（乙醇）中，按照1份松香3份酒精的比例配製。使用時用棍子或者細管子蘸取，塗抹到焊接面上即可。

松香水的配比，不必特別精準，只要不要太粘稠，或者太稀就好（即：酒精揮發後焊接面上的松香太少）。

除了上述的助焊劑，電子行業裡，還使用多種專用助焊劑，如下表所示：

一些專用助焊劑的配方

這些助焊劑，一般沒有售賣，如果您感興趣，可以自行配製，嘗試其性能。

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4、成品焊料的規格選擇

成品焊料，通常被製成條狀、絲狀、中空含助焊劑的絲狀等。

對於絲狀的焊料，外徑又有0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3mm等等。

通常，用於電子線路焊接的，是含錫63%的低溫焊料，它價格貴，但是焊接效果好，那些熔點高，焊接後焊點粗糙呈糟糠狀態，是含錫量低，含鉛量高的高溫焊料。

因此，在選擇焊料時，要從焊接手段（手工、機焊、回流焊、波峰焊等）、對焊點的要求（環保要求高的地方要求含鉛量低）、以及生產中的綜合因素，取選擇適合的焊料牌號。

下面介紹幾種特殊成分的焊料：

1、加銻焊錫

如果焊點需要在極冷環境使用（如南北極地），普通的錫鉛合金會重新結晶，焊點會變成結晶態，會很脆，就像在液氮中的玫瑰花一樣，輕輕一敲就會『粉碎』，同時這種結晶變化，會引起焊點膨脹，斷裂。

如果在這種極冷環境，使用加銻焊錫（錫63%、鉛36.7%、銻0.3%）就可以防止焊料結晶。

2、加鎘焊錫

當焊接熱敏元器件和玻璃元器件時，為避免元器件爆裂，常用加鎘焊錫，它是超低溫錫焊料，熔點僅位145℃。

這種加鎘焊錫（錫50%、鉛33%、鎘17%），由於熔點低，加溫和降溫的時間都很短，有利於縮短焊接時間，但是鎘有較強毒性，因此使用是必須謹慎。

3、加銀焊錫

在焊接具有鍍銀表面的焊件（如陶瓷電容器）時，為了避免焊料熔掉焊件表面的鍍銀層，通常使用加銀焊錫。

這種加銀焊錫（錫62%、鉛36%、銀2%），熔點為179℃，由於含有銀，對於鍍銀焊件的鍍銀層有保護作用。

4、加銅焊錫

在焊接極細的銅線（比如耳機振膜的音圈引線就是極細的漆包銅線）時，為了避免焊錫對銅線的侵蝕，讓銅線進一步變得更細，這時應當使用加銅焊錫。

這種加銅焊錫（錫50%、鉛48%、銅1.5%），由於含有銅，性能和加銀焊錫一樣，都是避免對焊件上少量的焊件金屬進行侵蝕，導致焊件上的少量金屬變得更少。

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5、無鉛焊錫——環保焊錫

鉛及其化合物，是17種嚴重危害人類壽命和自然環境的物質之一，也是世界公認影響兒童中樞系統發育的環境毒素之一。

人的體內，如果存在過量的鉛，會導致神經和再生系統紊亂，引起發育遲緩、貧血、高血壓、血色素減少。

鉛，對人的汙染，主要是從呼吸系統和皮膚上的毛細血管，進入體內造成汙染。

然而，工業廢棄品（如廢舊電子產品）其中的焊錫裡含有鉛，會與雨水中的物質發生化學反應，形成鉛的化合物，並滲入地下水，通過食物鏈進入人體。

如今，環保已經是人類的一大課題，許多國家都立法降低鉛汙染，為了消除鉛汙染，無鉛焊錫勢在必行。

目前國內外研究的無鉛焊錫主要以，錫（Sn）為主，添加銀（Ag）、鋅（Zn）、銅（Cu）、銻（Sb）、鉍（Bi）、銦（In）等合金元素，通過合金化，改善焊料性能。

國內，目前可供應的，比較成熟的無鉛焊錫，如下表所示：

國內可供應的無鉛焊錫成分表

無鉛焊錫中，錫銀二元合金，熔點在221℃~235℃之間，最大的特點是耐熱性和抗疲勞性優於普通焊錫，就是熔點太高，成本也高。在錫銀二元合金中添加銅，可以降低熔點，提高焊接可靠性。

錫鉍二元合金，特點是熔點低，這對耐熱性差的電子元器件來說是有利的。同時保存穩定性好，可以使用和有鉛焊料相同的助焊劑進行焊接。它的不足之處是，鉍越多焊錫會變硬變脆，加工性和焊接可靠性會降低。

錫鋅二元合金，拉伸強度、初期強度、長時間強度變化這些參數都比有鉛焊錫優越，延展性和有鉛焊錫相同。同時鋅的毒性弱，成本低，從機械強度、熔點、成本、毒性等方面考慮，錫鋅二元合金替代普通有鉛焊錫最合適，但是鋅的穩定性不好（鋅的化學性質比較活潑，容易發生化學反應。），易氧化，需要特別的助焊劑，才能保證焊接質量。

整體看，無鉛焊錫，相比於有鉛焊錫，上錫能力差、熔點還比較高，這是相對於有鉛焊錫的缺點。

無鉛焊錫通常需要特別的助焊劑，如下表所示：

無鉛焊錫的配套助焊劑

由於無鉛焊錫的特殊性，使用與之配套的助焊劑才能在焊接溫度下保證潤溼性和焊接質量。

無鉛化，是一個逐漸深化的過程，不僅是焊錫無鉛，還有外殼、其他金屬部件都要無鉛化，才能徹底達到無鉛。