錫渣的形成

動(dòng)態(tài)熔融焊料的氧化波峰焊接過(guò)程中廣泛使用雙波峰,第一個(gè)波峰為汌流波峰,其波面寬度比較窄,熔融焊料流速比較快;第二個(gè)波峰為層流波,波面平整穩(wěn)定,如一面鏡子,流速較慢.波的表面不斷有新的熔融焊料與氧接觸,氧化渣是在熔融焊料快速流動(dòng)時(shí)形成的,它與靜態(tài)氧化有很大的不同,動(dòng)態(tài)時(shí)形成的焊料渣有三種形態(tài):

A、表面氧化膜錫爐中的熔融焊料在在高溫下,通過(guò)其在空氣中的暴露面和氧相互接觸發(fā)生氧化.這種氧化膜主要形成于錫爐中相對(duì)靜止的熔融焊料表面呈皮膜狀,主要成分是SnO.只要熔融焊料表面不被破壞
,它就能起到隔絕空氣的作用,保護(hù)內(nèi)層熔融焊料不被繼續(xù)氧化.這種表面氧化膜通常占氧化渣量的10%左右.

B、黑色粉末這種粉末的顆粒都很大,產(chǎn)生于熔融焊料的液面和機(jī)械泵軸的交界處,在軸的周?chē)蕡A形分布并堆積.軸的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)和熔融焊料發(fā)生摩擦,但由于熔融焊料的導(dǎo)熱性很好,軸周?chē)廴诤噶系臏囟?/span>
并不比其它區(qū)域的溫度高.黑色粉末的形成并不是應(yīng)為摩擦溫度的升高所致,而是軸旋轉(zhuǎn)造成周?chē)廴诤噶厦娴匿鰷u,氧化物受摩擦隨軸運(yùn)動(dòng)而球化.同時(shí)摩擦可造成焊料顆粒的表面能升高而加劇氧化;約占氧化渣量的20%左右.

C、氧化渣機(jī)械泵波峰發(fā)生器中,存在著劇烈的機(jī)械攪拌作用,在熔融焊料槽內(nèi)形成劇烈的漩渦運(yùn)動(dòng),再加上設(shè)計(jì)的不合理造成的熔融焊料面的劇烈翻滾.這些漩渦和翻滾運(yùn)動(dòng)形成的吸氧現(xiàn)象,空氣中的氧不斷
被吸入熔融焊料內(nèi)部.由于吸入的氧有限,不能使熔融焊料內(nèi)部的氧化過(guò)程進(jìn)行得像液面那樣充分,因而在熔融焊料內(nèi)部產(chǎn)生大量銀白色沙粒狀(或稱(chēng)豆腐渣狀)的氧化渣.這種渣的形成較多,氧化發(fā)生在熔融焊料內(nèi)部,然后再浮向液面大量堆積,甚至占據(jù)焊料槽的大部分空間,阻塞泵腔和流道,最后導(dǎo)致波峰高度不斷下降,甚至損壞泵葉和泵軸;另一種是波峰打起的熔融焊料重新流回焊料槽的過(guò)程中增加了熔融焊料與空氣中氧的接觸面,同時(shí)在熔融焊料槽內(nèi)形成劇烈的漩渦運(yùn)動(dòng)形成吸氧現(xiàn)象,從而形成大量的氧化渣.這兩種渣通常占整個(gè)氧化渣量的70%,是造成浪費(fèi)最大的.應(yīng)用無(wú)鉛焊料后將產(chǎn)生更多的氧化渣,且SnCu多于SnAgCu,典型結(jié)構(gòu)是90%金屬加10%氧化物。

日本學(xué)者Tadashi Takemoto等人對(duì)SnAg3.5,SnAg3.0Cu0.5,Sn63Pb37焊料進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)所有焊料的氧化渣重量都是通過(guò)線(xiàn)性增長(zhǎng)的,三種焊料氧化渣的增長(zhǎng)率幾乎相同,也就是其增長(zhǎng)速率與焊料成分關(guān)系不大.氧化渣的形成與熔融焊料的流體流動(dòng)有關(guān),流體的不穩(wěn)定性及瀑布效應(yīng),可能造成吸氧現(xiàn)象及熔融焊料的翻滾,使氧化渣的形成過(guò)程變得更加復(fù)雜.另外,從工藝角度講,影響氧化渣產(chǎn)生因素包括波峰高度,焊接溫度,焊接氣氛,波峰的擾度,合金的種類(lèi)或純度,使用助焊劑的類(lèi)型,通過(guò)波峰PCBA的數(shù)量及原始焊料的質(zhì)量等。