在电子制造过程中.doc

深圳市 深圳市佳丽恒通科技有限公司 深圳市福田区深现西路侨福大厦 TEL:0755 FAX:0755 E-mail:bnd_dd@126.com 在电子制造过程中，波峰焊接工艺必不可少，对电子产品的焊接质量起着关键性的作用；熔融焊料在流动状态下与空气中的氧接触并不断的发生氧化形成氧化渣。 在电子制造业，随着无铅焊接工艺的逐步导入，高含锡量的无铅焊料合金逐步替代传统的Sn63/37合金焊料；随着无铅焊料的广泛应用，氧化渣问题变得更为严重，浪费率高达30%-50%以上；产品的焊接质量及可靠性能也受到相当大的影响；如何减少氧化锡渣的产生变成电子制造业所面临的必修之课程！ 一、氧化锡渣的危害 影响锡液流动性和锡面高度，影响焊接质量。 附着于板面，造成如锡球等质量问题，直接影响电子产品的电气可靠性能。 锡渣的处理及运输造成的额外管理问题，且对环境有一定的影响。 松散的氧化渣使空气更容易停留在熔融焊料内，从而加剧焊料的氧化。 有用金属被锡渣包裹，无法利用，造成极大浪费。 二、锡渣的形成： 1〉、静态熔融焊料的氧化 根据液态金属氧化理论，熔融状态的金属表面会强烈的吸附氧，在高温状态下被吸附的氧分子将分解成氧原子，得到电子变成离子，然后再与金属离子结合形成氧化物。暴露在空气中的熔融金属液面瞬间即可完成整个氧化过程，当形成一层单分子氧化膜后，进一步的氧化反应则需要电子运动或离子传递的方式穿过氧化膜进行，静态熔融焊料的氧化逐渐减少。 不同温度下SnO2与PbO的标准生成自由能不同，前者生成自由能低，更容易产生，这也在一定程度上解析了为什麽无铅化以后氧化渣大量的增加;通常静态熔融焊锡的氧化膜为SnO2和SnO的混合物。 氧化物按分配定律可部分溶解于熔融的液态焊料， 同时由于溶差关系使金属氧化物向内部扩散，内部金属含氧逐步增多而使焊料质量变差，这在一定程度上可以解释为何经过高温提炼（或称还原）出来的合金金属比较容易氧化，且氧化渣较多；此外，氧化还和温度、气相中氧的分压、熔融焊料表面对氧的吸收和分解速度、表面原子和氧原子的化合能力、表面氧化膜的致密度、以及生成物的溶解、扩散能力等有关。 2〉、动态熔融焊料的氧化 动态时形成的焊料渣有三种形态： a、表面氧化膜 锡炉中的熔融焊料在在高温下，通过其在空气中的暴露面和氧相互接触发生氧化。这种氧化膜主要形成于锡炉中相对静止的熔融焊料表面呈皮膜状，主要成分是SnO。只要熔融焊料表面不被破坏，它就能起到隔绝空气的作用，保护内层熔融焊料不被继续氧化。这种表面氧化膜通常占氧化渣量的5%左右。 b、黑色粉末 这种粉末的颗粒都很大，产生于熔融焊料的液面和机械泵轴的交界处，在轴的周围呈圆形分布并堆积。轴的高速旋转会和熔融焊料发生摩擦，但由于熔融焊料的导热性很好，轴周围熔融焊料的温度并不比其它区域的温度高。黑色粉末的形成并不是应为摩擦温度的升高所致，而是轴旋转造成周围熔融焊料面的漩涡，氧化物受摩擦随轴运动而球化。同时摩擦可造成焊料颗粒的表面能升高而加剧氧化；约占氧化渣量的10%左右。 C、氧化渣 机械泵波峰发生器中，存在着剧烈的机械搅拌作用，在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡运动。这些漩涡和翻滚运动形成的吸氧现象，空气中的氧不断被吸入熔融焊料内部。由于吸入的氧有限，不能使熔融焊料内部的氧化过程进行得像液面那样充分，因而在熔融焊料内部产生大量银白色沙粒状（或称豆腐渣状）的氧化渣。这种渣的形成较多，氧化发生在熔融焊料内部，然后再浮向液面大量堆积，甚至占据焊料槽的大部分空间，阻塞泵腔和流道，最后导致波峰高度不断下降，甚至损坏泵叶和泵轴；另一种是波峰打起的熔融焊料重新流回焊料槽的过程中增加了熔融焊料与空气中氧的接触面，同时在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡运动形成吸氧现象，从而形成大量的氧化渣。这两种渣通常占整个氧化渣量的85%，是造成浪费最大的。应用无铅焊料后将产生更多的氧化渣，且SnCu多于SnAgCu，典型结构是90%金属加10%氧化物。 这种氧化渣的形成与熔融焊料的流体流动有关，流体的不稳定性及瀑布效应，可能造成吸氧现象及熔融焊料的翻滚，使氧化渣的形成过程变得更加复杂。另外，从工艺角度讲，影响氧化渣产生因素包括波峰高度、焊接温度、焊接气氛、波峰的扰度、合金的种类或纯度、使用助焊剂的类型、通过波峰PCBA的数量及原始焊料的质量等。 三、氧化锡渣的结构 通常我们所说的锡渣主要是由氧化锡SnO2（即锡灰）和被包裹在氧化锡内的锡Sn以及少部分的碳化物质组成，被包裹在氧化锡内的锡Sn的比例最少在50%以上，有的甚至高达90%（具体含量视捞渣的情况而定）。 锡渣中的氧化锡（即锡灰）通常是SnO2，灰色粉末状;密度为6.95克/立方厘米;熔点1630℃；结构式：O:SnO；分子量