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和多数铜合金一样,铍铜用现成提供的材料易于锡焊,当高强度并且很重要,而高温操作可能破坏元件时,采用锡焊保证了呆靠的,导电的结合。锡焊上铍铜在电子应用领域中最为普通的连接技术。而且一般限制在厚度3mm以下元件。适当的表面制备技术,材料的选择,锡焊的工艺过程和焊后的清洗是需要的。以保证致密和可靠的焊接接头。锡焊对于铍铜的性能没的影响。
表面的制备
表面的脏物,诸如:油,脂,灰尘,防锈剂,变色和氧化,都视为锡焊的问题的重要部份。助焊剂不能代替合理的表面制备,而且不能可靠地清除所有的表面污斑。常规的清洗方法,例如:有机溶剂,蒸气脱脂和碱性清洗剂.超身波搅动促进了促进了这些清洗作用。使用清洗溶剂以后,将表面的彻底洗干净。
表面氧化物是在铍铜热处理时形成的。氧化物的组成,厚度及其外观受热处理的条件,如湿度和热处理气氛的影响。惰性的或还原性的气氛还有防止铜氧化化的高真空,都没有完全的无氧的到足以避免氧化物的形成。
当出现黑的或者浅红的氧化铜,采用常规的工艺技术,即可以轻易地将之清除掉。透明的,附着力很强的,难熔和氧化铍,即使只有500埃的厚度,也会导致锡焊困难。在处理铍铜过程中形成的氧化物,可以能过酸洗清除掉。
零件冲压的制造过程中的任意加热,应当注意是氧化污染的原因。工厂强化的铍铜产品,由供货方热处理并在处理后清洗,没有有害的氧化污染。铜合金在较长的时间存放。或者在没的保护的条件下存放,会失去光泽或变色,光亮酸洗可清除这种变色。
铍铜零件应在清洗后尽快锡焯。如果不可避免地需要搁置,则零件应当放在干净的干燥的,远离车间的烟尘,酸和硫化物或氨蒸汽。
锡焯料
铍铜和所有成分的普通锡焯料都能锡焯,但最为常用的是锡/铅焯料。其熔化温度的变化范围是:从共成份63%SN-37%PB9(63/37)的183度到铅的327度和纯锡的232度。如图一所示。
含锡较低的焯料(5/95和10/90)价格较便宜,但是唯有锡保证与铜的润温作用。因此低锡焯料较要求的焯接时间和较高的温度。大容积的电子工件一般使用50/40和63/37锡料。因为其锡含量较高,熔点较低,固化区间较小。63/37锡料提供较高的剪切强度和压缩强度,较好的导电,导热性能和较低的热膨胀系数。锡含量较高的63/37锡料,意味着必须控制其加热温度和时间,避免在焯接点处生成过多的金属间化合物。
对于手工锡焊有较大范围的锡料选择。因为这种技术没有太多的要求。有一种通用的50/50锡料或者特制的合金可以采用,这其中含有银或者烟的成分,以提高强度和延展性。锡/铅锡料会很快溶解掉电子元件表面的镀银层,而含银的锡料会减少这种倾向。
裸露铍铜的可焊性,适用于手工或者中速的自动焊接。然而,要求大容量锡焊的润湿速度可能需要予镀工序。当清洗和锡焊的工序时间间隔较长时,予镀是很必要的。通常予镀到铍铜上面的锡料成分为60/40或者纯锡,至少厚度为0.007mm,予镀可以通过热浸渍或者电镀来完成。薄的电镀覆层常常有空泡,需要反复热吹来封闭这些气孔这种反复热吹保证了覆层和基体金属之间致密的冶金结合。如同热浸渍予镀产生的效果一样。予镀中轻微的变色以随后锡焊不会有问题。
焊片,焊膏和焊粉常常用以铍铜,以减少组装和时间,避免浪费和改善产品的质量。
焊剂
铍铜锡焊不存在选择特殊的焊剂的问题。焊剂的分类有:腐蚀性的,中性的或不腐蚀性的。一般的规律,使用最柔和的焊剂即可。
腐蚀性的焊剂含有氯化锌,通常认为以电子产品过以剧烈。不应该用以封闭的组装件,例如,波纹管,管子或者膜合。酸性焊剂只有要求快速高效时才使用。而且焊完之后,要有条件用热水彻底冲洗。
中性的焊剂个含有有机化合物,在锡焊的温度下能够分解手挥发。中性焊剂的活性周期有限,而且会留下焊斑,应当用热水将它清洗掉。
不腐蚀焊剂分类为:非活性的(R),轻松活性的(RMA)和完全性的(R.A)。松香基的焊剂,其主要优点是唯有加热时,它们才变得活性。在锡焊铍铜时,最常用的是RMA和RA焊剂,热水或温水均可以清除任职任何焊剂的残渣。
含有氢氧化锌的]氩气或氮气,也可以作为锡焊铍铜的气体焊剂。由于所有反应都是气化的。均不存在腐蚀、导电、焊渣问题。
锡焊的步骤
最佳锡焊步骤的选择,取决于焊接头的数目、类型和复杂性。对所有的情况,都推荐采用快速加热和冷却。其理由如下:
1.高温会引起外线铜基材的氧化.
2.延长加热时间过程中,焊剂会失效.
3.过热可能导致铍铜的冶金变化.
4.延长加热时间,造成在锡料/基体的界面上形成金属间化合物,导致失去结合强度。
手工锡焊用以加热速度非常关键的,小数量的操作,热浸渍焊剂含有焯剂的组装件时,需要锡料池内浸泡数秒至数分钟。
大量电子元件与电路板的锡焊采用波峰焊。元件在其中的暴露时间限制在几秒。
气相锡焊可以保证在无污染的环境中,精确的温度控制优点为可提供选择性的或不能接触到部分的焊接。使用的锡料为膏状的或粉状的,保温时间从10至180秒。
其它常用的热源,诸如:感应圈加热,红外和电阻加热,均可以用铍铜锡焊。当把铍铜焊到其它金属上时,往往是以其它金属来确定锡焊的参数。当时低导热的金属焊接时,应当考虑铍铜的高导热性能。需要用热沉装置来把热量集中到焊接接头,铍铜与铍铜自身锡焊没有异常的问题。
锡焊对铍铜性能的影响
铍铜的强度来自锡焊之前的热处理。因为铍铜的时效硬化温度高于典型的锡焊温度,其性能没有发生明显地变化。
标准的锡焊的操作,对铍铜的物理性能诸如:导热性,热膨胀系数,晶粒度,密度等不会有影响。
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