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   (1)焊料表面張力
    顯然，對于潤濕現(xiàn)象而言，液體的表面張力是起阻礙作用的，表面張力越大，潤濕現(xiàn)象越不容易發(fā)生。表面張力在焊接過程中是一個非常重要的物理量，液態(tài)的熔融焊料的表面張力在500J/m²(185℃)左右，它的存在直接影響焊接過程和最終焊點(diǎn)質(zhì)量，許多焊接
缺陷的分析都需要表面張力的概念。表面張力是物質(zhì)固有性質(zhì)，我們無法消除它，只能改變它。
    (2)焊件自由能
    對于固體而言，自由能表現(xiàn)為對氣體的吸附作用，以及對液體潤濕其表面的拉動作用。固體表面自由能越大，潤濕越容易進(jìn)行。
    ①所有清潔的金屬表面自由能都遠(yuǎn)大于其氧化物；
    ②金屬表面積越大，表面自由能也相應(yīng)增大。在錫焊中粗糙的焊件表面由于表面積大更容易被潤濕；
    ③不同金屬及其合金表面自由能不同，因而可以通過焊件表面鍍層改善其潤濕性能。
    3)潤濕角
    對于確定的固體表面和液體而言，在確定的環(huán)境條件（溫度、氣壓等）下，固體自由能和液體表面張力都是確定的，因此潤濕程度也是確定的，即液體在固體表面漫流到一定程度就停止了。此時，液體和固體交界處形咸一定的角度，這個角稱潤濕角，也叫接觸角，這是定量分析潤濕現(xiàn)象的一個物理量。如圖6.3.8所示， q角從0^。～180^。， q角越小，潤濕越充分。實(shí)際中我們以90^。為潤濕的分界。           T74LS174BI

                
    
    錫焊過程中，熔化的鉛錫焊料和焊件之間的作用，正是這種潤濕現(xiàn)象。如果焊料能潤濕焊件，我們則說它們之間可以焊接，觀測潤濕角是錫焊檢測的方法之一。潤濕角越小，焊接質(zhì)量越好。
    一般質(zhì)量合格的鉛錫焊料和銅之間的潤濕角可達(dá)14^。；無鉛焊料和銅之間的潤濕角一般超過20^。；實(shí)際應(yīng)用中對鉛錫焊料而言，如果達(dá)到45^。，焊接質(zhì)量可以接受(見圖6.3.9(a))。必須注意焊點(diǎn)潤濕角指的是界面，而不是焊料的幾何形狀(見圖6.3.9(b))。
   

             
    4)潤濕力
    物理基本定律告訴我們，任何物體運(yùn)動都是受到力的作用，潤濕現(xiàn)象中液體在固體表面的鋪展運(yùn)動也不例外。根據(jù)物理化學(xué)研究，在潤濕現(xiàn)象中，力作用在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)交匯處，即圖6.3.10中界面交匯點(diǎn)的力有3個，分別是液一氣界面張力A、固一氣界面張力B和固-液界面張力C，使液體鋪展流動的力是其合力F，則有
                                    F=B-(C+Acos q)
式中，F(xiàn)為潤濕力；A為液-氣界面張力；B為固-氣界面張力；C為固-液界面張力； q為潤濕角。
    潤濕力F也稱焊接力。在潤濕開始時 q角最大，故F也最大，隨著潤濕過程的進(jìn)行， q角減小，F(xiàn)也減小，當(dāng)B=(C+Acos q)時，F(xiàn)=O，潤濕過程終止。

                       
    潤濕力決定了潤濕能否進(jìn)行以及潤濕的程度，其大小與固休自由能、液體表面張力以及氣體種類有關(guān)，前面已經(jīng)討論過，與錫焊過程和最終質(zhì)量密切相關(guān)。
    作為潤濕力存在的一個實(shí)例，再流焊中焊料在焊接過程中沿元件引線的爬升是一個典型。如圖6.3.11所示，熔化的焊料能夠克服重力向上爬升，正是潤濕力的作用。

                    
 
    在錫焊中，潤濕力是必不可少的，但也不是越大越好，在實(shí)際焊接工藝中，有時潤濕力太大也會造成焊接缺陷。
  

    3．結(jié)合層
    1)結(jié)合層及其成分
    焊料潤濕焊件的過程中，符合金屬擴(kuò)散的條件，所以焊料和焊件的界面有擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生。這種擴(kuò)散的結(jié)果，使得焊料和焊件界面上形成一種新的金屬合金層，我們稱之為結(jié)合層，也稱界面層（見圖6.3.12）。結(jié)合層的成分既不同于焊料又不同于焊件，而是一種既有電化學(xué)作用（生成金屬間化合物，例如Cu₆ Sn₅、CU₃Sn、Cu₃Sn₈等），又有冶金作用（形成合金固溶體）13特殊層。由于結(jié)合層的作用將焊料和焊件結(jié)合成一個整體，實(shí)現(xiàn)金屬連續(xù)性（見圖6.3.13）。焊接過程同黏結(jié)物品的機(jī)理不同之處即在于此，黏合劑黏結(jié)物品是靠固體表面凸凹不平的機(jī)械嚙合作用，而錫焊則靠結(jié)合層的作用實(shí)現(xiàn)連接。

    3．結(jié)合層
    1)結(jié)合層及其成分
    焊料潤濕焊件的過程中，符合金屬擴(kuò)散的條件，所以焊料和焊件的界面有擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生。這種擴(kuò)散的結(jié)果，使得焊料和焊件界面上形成一種新的金屬合金層，我們稱之為結(jié)合層，也稱界面層（見圖6.3.12）。結(jié)合層的成分既不同于焊料又不同于焊件，而是一種既有電化學(xué)作用（生成金屬間化合物，例如Cu₆ Sn₅、CU₃Sn、Cu₃Sn₈等），又有冶金作用（形成合金固溶體）13特殊層。由于結(jié)合層的作用將焊料和焊件結(jié)合成一個整體，實(shí)現(xiàn)金屬連續(xù)性（見圖6.3.13）。焊接過程同黏結(jié)物品的機(jī)理不同之處即在于此，黏合劑黏結(jié)物品是靠固體表面凸凹不平的機(jī)械嚙合作用，而錫焊則靠結(jié)合層的作用實(shí)現(xiàn)連接。

                   
  
    2)結(jié)合層厚度
    焊料和5在錫焊過程中生成結(jié)合層，其厚度過薄或過厚都不能達(dá)到最好的性能。結(jié)合層小于0.5μm，焊料與焊件之間沒有形成擴(kuò)散，實(shí)際上是一種半附著性結(jié)合，強(qiáng)度很低；而大于5μm則意味著生成金屬間化合物過多，產(chǎn)生脆性，降低強(qiáng)度。關(guān)于結(jié)合層厚度,目前沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為0.5～3.5μm范圍較好，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，導(dǎo)電性能好。
    3)僉屬間化合物
    金屬間化合物縮寫為IMC(inter metallic compound)，是金屬之間形成的組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物，例如銅和錫可以形成Cu₃Sn、Cu₆Sn₅錫和銀形成Ag₃Sn等。金屬間化合物雖然稱為“化合物”，卻不符合化合價規(guī)律，有人稱之為“電子價”結(jié)合。
    對于錫焊而言'金屬間化合物是焊料和焊件之間形成結(jié)合層的組成部分，是擴(kuò)散進(jìn)行中金屬之間反應(yīng)的結(jié)果，而不是形成結(jié)合層的條件。因?yàn)閺牟牧辖Y(jié)構(gòu)來說，IMC是脆性結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度低于焊料，特別是形成連續(xù)層狀危害較大。圖6.3.13(a)是Ag3Sn形成的粗大結(jié)晶結(jié)構(gòu),圖6.3.13(b)是錫銀銅焊料和銅焊件在錫焊后形成結(jié)合層后，由于金屬間化合物Cu3Sn的形成而引起的空洞缺陷。