焊接原理

润湿

 润湿是焊接行为中的主角，其接合即是利用液态焊锡润湿在基材上而达到接合的效果，这种现象正如水倒在固体表面上完全一样，不同的是当温度降低后，焊锡凝固而形成焊接点。当焊锡润湿在基材上时，两者之间以化学键结合，而形成一种连续性的结合。但在实际情况下基材常因受空气及周边环境的侵蚀，而会有一层氧化层。氧化层会阻挡焊锡而无法达到好的润湿效果，其现象正如水倒在满是油脂的盘上，水只聚集在部分地方，无法全面均匀分布在盘子上。如果我们未能将氧化层除去，即使勉强沾上焊锡，其结合力量也是非常弱的。一涂有油脂的金属薄板浸到水中，没有润湿现象，不管它上面所涂的油脂多薄，它可能完全看不到，但水会成球状的水滴，一摇即掉。因此，水并未润湿或粘在金属薄板上。如将此金属薄板放入清洗剂中加以清洗，并小心地干燥。再把它浸入水中，液体将完全地扩散到金属薄板的表面而形成一薄、均匀的膜层，再怎么摇也不会掉，即它已经润湿了此金属薄板。因此，当焊锡表面和金属表面也很干净时，焊锡一样会润湿金属表面。其清洁水准的要求比水于金属板上还要高很多，因为焊锡和金属之间必需是紧密的连接。而极薄的氧化层也将防碍金属表面上焊锡的润湿作用。

 助焊剂的作用就像溶剂对涂有油脂的金属薄板一样，溶剂去除油脂，让水润湿金属表面和减少表面张力。助焊剂的功能为

（1）清除金属表面氧化物，

（2）降低焊锡表面张力，增加其扩散能力。润湿的热动力平衡当焊锡润湿在基层金属上，静止下来时，亦即是力平衡的状态。下图是焊锡力平衡状态图。

由上图得知PSF=PLS +PLF·COSθ

PSF表示在基底金属和助焊剂流体之间的界面张力；

PLS表示熔化焊料与基底金属的界面张力；

PLF表示在熔化焊料和助焊剂流体之间的界面张力；

θ表示液态焊料和基板之间的接触角。

当焊锡滴在固体表面呈圆球时PSF＞PLS +PLF·COSθ,此时开始扩散,θ角度逐渐变小,PLE·COSθ值变大，直到力量平衡为止。

1.＞90°，如果整个系统力量达到平衡时θ＞90°，则表示PSF的值小，亦即其液体的扩散力差．

2．90°＞θ＞M，我们称为边际润湿（marginal wetting）。通常的M＞75°，这种润湿也是不能接受的润湿。

3．θ＜M，此种称为良好润湿（good wetting）。M值要求低于75°。

由上述说明角度越小表示润湿越好，采用化学和物理方法。两者都可获得很低的θ值。物理方法是在焊接过程中，处理所要焊接材料

的表面张力。原则上采用：（1）低表面张力的助焊剂，（2）低表面张力的焊料。