无铅波峰焊料抗氧化解决方法

发布时间：2015-02-11  新闻来源：

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鉴于环保和健康的需要, 无铅焊料的研究在全球范围内开始发展起来。无铅波峰焊接转换过程中, 一般选用Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-A g-C u等无铅焊锡条。人们已大量研究了这些无铅钎料的组织性能、界面金属间化合物生长和润湿性能。早在20世纪80年代开始, 就有学者开始注意到当锡铅焊料在液体状态和高温时氧化十分迅速, 尤其是在波峰炉中, 会很快形成新的锡渣氧化物, 锡渣的堆积会影响焊接质量, 还造成了锡的浪费。无铅焊料抗氧化性差是长久以来困扰行业发展的主要问题。

波峰焊过程中, 在液态焊锡料表面上常见的氧化物为SnO 与SnO2。锡炉液面形成氧化物残渣,过量的氧化物残渣不但影响焊接质量, 还使无铅焊锡料的成本增加, 尤其是对现在昂贵的无铅焊料。

过去, 人们采用加入抗氧化油的方式来减少波峰焊过程中氧化渣的产生。抗氧化油一般为无色透明液体, 具有优良的抗氧化、洗涤、均染等性能, 可用于波峰炉助焊剂上, 有抗氧化和清除氧化渣的作用。抗氧化油的抗氧化性效果虽好, 但是会随着时间的延长而变质, 进而污染印刷电路板, 一般不建议使用抗氧化油。同时, 人们对波峰焊设备的各项性能也进行了广泛的研究和改进, 包括锡炉温度、波峰高度、浸锡时间。一般的无铅焊料合金, 适当的锡炉温度为275℃, 此时, Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu合金一般存在小的湿润时间和大的湿润力。

电脑无铅双波峰焊机整个焊接流程

波峰高度通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3, 其焊点的外观和可靠性达到最好。被焊表面浸入和退出熔化焊料波峰的速度, 对润湿质量、焊点的均匀性和厚度影响很大, 接触时间越长, 越不容易出现脱焊现象, 单位时间内焊料氧化得越严重。

此外, 解决波峰焊氧化问题还能通过加氮气进行保护。首先, 氮气保护可以减少氧化渣的形成, 从而降低了氧化渣的产生量。就氧气浓度与出渣量间的关系进行研究后发现: 氧含量的减少, 可以明显地降低氧化渣的产生量, 但是氮气保护在工艺和焊接质量方面带来的并不都是优点, 其主要的缺点就是焊后印刷电路板表面锡珠增多。

无论是改善波峰设备, 还是用氮气保护, 对防止氧化的作用是有限的, 且本身都有各自的缺陷。只有生产出具有抗氧化性的无铅钎料才能从根本上减少波峰焊过程中的氧化渣产生量, 降低生产成本, 提高焊接质量。

从目前国内外无铅焊料抗氧化性研究的进展来看, 在焊料中加入微量抗氧化元素能提高焊料的抗氧化能力。然而对焊料抗氧化能力提高的程度、微量元素抗氧化的机理、微量元素的加入对焊料润湿性能的影响等问题, 一直没有作系统的研究。而目前市场上提供的部分所谓具有抗氧化能力的无铅波峰焊锡料, 其抗氧化的寿命比较短, 不能长效地抗氧化, 也就是没有做到真正意义上的抗氧化。但有点可以肯定, 随着研究的进步深入以及对环保的要求, 无铅波峰焊钎料的抗氧化必将成为个新的研究热点。

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