了解焊锡和焊剂，以及如何选择焊锡和焊剂

4. 焊锡的选择

成品焊锡通常做成条状或卷丝状。市售的适合电子电路焊接用的焊锡丝多是空心的，里面填满松香，又称松香焊锡丝。用它焊接电子线路时，可不必再加焊剂，非常方便，是电子爱好者的首选产品。这种松香焊锡丝外径有0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3mm等多种规格，焊接电子电路时宜选用较细的规格。

由前面表1我们可以看出，焊接电子线路所用焊锡的锡含量是最高的，由于锡的价格远高于铅，所以它的价格在同类焊料中是最高的。有的读者从市场购买来的焊锡熔点很高，且凝固后的焊点粗糙呈糠渣状，这是因为焊料中铅含量过高所致。发生这样的情况原因有二：一是误购了铅含量大、熔点高、非电子线路焊接专用的焊锡；二是购买了假冒产品。某些生产商为了降低生产成本，随意降低锡的含量，加大铅的含量，甚至采用杂质含量很高的锡、铅为原料，所生产的劣质焊锡熔点当然很高，而且焊接性能非常差。笔者以前就曾碰到过这样的事。所以读者在购买焊锡时一定要擦亮眼睛， 必要时应先试用，再决定是否购买。其实从焊锡的外表就可以大致判断出焊锡的锡含量来，一般锡含量高的焊锡，其外表呈银白色有光亮，手感挺直；而铅含量高的焊锡则呈灰白色无光泽，手感柔软。

几种特殊焊锡的成分及用途

普通焊锡仅由锡和铅两种金属组成。但为了进一步改善焊锡的性能，或为了满足特殊情况下的焊接以及焊接特殊金属的需要，就要求在普通焊锡成分的基础上再添加其他成分的金属，这样就生产出了各种特殊的焊锡。下面介绍几种特殊用途的焊锡：

1. 加锑焊锡

如果焊点暴露在很冷的环境（如南极或北极）中，锡铅合金就会重新结晶，焊点不再是金属而是晶态，并且很脆，这种结晶变化会引起焊点的膨胀，使接头断裂。如果使用了加锑的焊锡，就可有效防止焊料的重新结晶。加锑焊锡的典型配比是锡63%、铅36.7%、锑0.3%。

2. 加镉焊锡

在焊接热敏感器件和玻璃器件时，为了防止器件爆裂及损坏，常使用加镉的超低温焊锡，其熔点仅为145℃。这种焊锡的典型配比是锡50%、铅33%、镉17%，由于它的熔点低，所以熔化与凝固时间短，有利于缩短焊接时间。但因镉毒性较强，所以应谨慎使用。

3. 加银焊锡

焊接具有镀银层的元器件（如陶瓷电容器）引线时，为了防止焊接时焊锡熔解掉很薄的镀银薄膜，要使用加银焊锡。这种焊锡的典型配比是锡62%、铅36%、银2%，熔点为179℃。

4. 加铜焊锡

焊接极细的铜线时，为防止焊锡对细铜线的侵蚀作用，应使用加铜的焊锡。这种焊锡的典型配比是锡50%、铅48.5%、铜1.5%。

新型焊料——无铅焊锡

铅及其化合物是17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一，也是目前公认的影响儿童中枢神经系统发育的环境毒素之一。人体中如果存在过量的铅，将会导致神经和再生系统紊乱、发育迟缓、血色素减少并引发贫血和高血压。铅对人体的直接污染是通过呼吸道和皮肤上的毛细孔管进入人体体内的，而工业废弃品中的铅会通过渗入地下水系统进入动物或人类的食物链。正因为如此，在人类环保意识不断增强的今天，禁止生产含铅制品的呼声日益高涨，含铅的焊料更是首当其冲。

2000年6月，美国IPC Lead-FreeRoadmap 第4版发表，建议美国企业界于2001年推出无铅化电子产品，到2004年实现全面无铅化。2000年8月，日本JEITA Lead-Free Roadmap 1.3版发表，建议日本企业界于2003年实现标准化无铅电子组装。2003年2月13日，欧洲议会与欧盟部长会议组织正式批准WEEE和ROHS的官方指令生效，强制要求自2006年7月1日
起，在欧洲市场上销售的电子产品必须为无铅的电子产品（个别类型电子产品暂时除外）。目前为止，我国尚未制定出无铅锡制品的标准，只是信息产业部于2003年3月拟定了《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议自2006年7月1日起，投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅。可见，为了消除铅污染，采用无铅焊锡已势在必行。因此，开发避免污染、能替代传统合金的绿色焊料以及实施无铅工艺制造已成为电子工业所面临的重要课题之一。我国和一些发达国家的科研机构正开展相关研究，积极寻找解决生产污染问题的方法和途径，使电子装配生产向绿色环保方向发展，其中寻找实用的无铅焊锡和实施无铅工艺就是其中关键课题。

对于无铅焊料的研发，一般要求其物理性能、钎焊工艺性能、接头的力学性能等应与有铅焊锡（Sn-Pb合金焊料）接近，而且成本不能过高。目前国内外所研究的无铅焊料主要以锡（Sn）为主，添加银（Ag）、锌（Zn）、铜（Cu）、锑（Sb）、铋（Bi）、铟（In）等的合金元素，通过合金化来改善合金焊料的性能，提高可焊性，所以多元合金化是无铅焊料设计的一大特点。目前，国内可供应的比较成熟的无铅焊锡见表4所示。无铅焊锡产品中，锡银二元合金的熔点在221℃~235℃
之间，其最大特征是耐热性和抗疲劳性明显优于普通焊锡，不足之处是熔点偏高，成本也较高。如果在锡银二元合金中再适当加入一些铜（Cu），除了熔点有所降低外，还能够提高焊接可靠性。

锡铋二元合金的特点是熔点低，这对于那些耐热性差的电子元器件焊接有利。另外，它的保存稳定性也好，可用与普通有铅焊锡大体相同的焊剂进行焊接，润湿性没有问题。锡铋二元合金的不足之处在于随着铋（Bi）的加入量增大，焊锡变得硬而脆，加工性能大幅度下降，焊接可靠性变坏。因此，生产时必须控制加入量在适当范围内。

锡锌二元合金的拉伸强度、初期强度、长时间强度变化等都要比普通有铅焊锡优越，延展性也与普通有铅焊锡相同。另外，锌（Zn）的毒性也弱，成本也低。若从焊锡合金的机械强度、熔点、成本和毒性等方面考虑，锡锌二元合金替代普通有铅焊锡最合适，但锌的稳定性不好，易氧化，需选用有效助焊剂才能保证焊接良好。

从整体来看，目前生产的无铅焊锡与普通锡铅合金焊料相比较，普遍存在着两大不足：一是上锡能力差。无铅焊锡的焊接扩散性不如普通焊锡，其扩散面积差不多是普通焊锡的1/3。二是熔点高。无铅焊锡的熔点比一般普通焊锡高出约34℃~44℃，
如果读者采用无铅焊锡进行焊接，就要改用功率相应大一点的电烙铁，这样才能提升烙铁头的温度，满足焊接需求。例如，采用普通焊锡时需要用20W或30W电烙铁完成的焊接任务，在采用无铅焊锡时，就得选择40W或60W的电烙铁才行。

由于焊接温度高，手工焊接时就有可能造成一些不耐热的元器件损坏。为了改善无铅焊锡的可焊性，焊料生产厂家还专门研制了与无铅焊锡焊接温度相匹配的焊剂（见表5），它能够在焊接温度下产生足够的润湿性，可保证获得良好的焊接质量。这里要向读者说明的是，在业余条件下仅使用无铅焊锡进行焊接，还远不能达到无铅化制作的目的，这是因为无铅化制作跟电子工业产品的无铅化生产要求是大同小异的，要求必须做到所用元器件不含铅（尤其是金属引脚不能涂上含铅的焊料）、焊接无铅、外壳材料（包括油漆）不含铅等。当然采用了无铅焊锡的直接好处是，可避免铅对制作者造成的接触性污染（主要是通过呼吸和皮肤吸收）。

实际上到目前为止，满意的替代普通有铅焊锡的工业生产用无铅焊锡还没有出现，已开始应用的无铅焊料都存在着这样或那样的问题。无铅焊锡还需继续改进，逐步提高性能，以满足电子产品高可靠性的要求。相信，随着科学技术的不断进步和人类对环保问题的越来越重视，无铅焊锡最终必将代替普通有铅焊锡！