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无铅波峰焊锡炉铜超标解决方法

2014-12-31

a.焊料氧化问题。无论何种焊料,与空气接触后都会产生一定程度的氧化。按照热力学的原理,氧化物的标准生成自由能数值越低,该金属就越容易氧化。Sn 比 Pb 更易氧化,同时无铅焊结使用更高的温度,因此无铅焊料的氧化量会大大超过有铅焊料,一般认为会产 生 2.4 倍的锡渣。因此,防氧化措施及清渣工作将有所不同。现在有力锋LF-280推出锡渣还原机,通过物理式还原方式,超过 70%的回收能力,为企业节省了一定的费用。
b. 铜的溶解问题。无论是线材、电子元件或焊盘上的铜均会不断溶解到锡炉中,在使用有铅焊料时,在锡炉中会形成 Cu6Sn5金属间化合物,其密度比 Sn-37Pb 小,故可用“比重法”捞铜工艺来解决铜含量超标问题。但在使用无铅焊料时,虽然含铜的无铅焊料会抑制外部的铜元素向其溶解的速度,但并不能根本避免这种现象,困难的是所形成的 Cu6Sn5金属间化合物其密度比 Sn-0.7Cu 比重小,所以会沉入锡炉底部无法清除。为避免传热性能的降低,需要定期进行清炉作业。
c. 锡铅焊料在高温下(250℃)不断氧化,使锡锅中锡-铅焊料含锡量不断下降,偏离共晶点,导致流动性差,出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题:
① 添加氧化还原剂,使已氧化的 SnO 还原为 Sn,减小锡渣的产生;
② 不断除去浮渣;
③ 每次焊接前添加一定量的锡;
④ 采用含抗氧化的焊料;
⑤采用氮气保护,让氮气把焊料与空气隔绝开来,避免氧化。
附:“比重法”捞铜工艺过程:
1. 将波峰通道从锡炉中卸下。
2. 炉温度设置成 280~300℃,升温,同时去除锡面浮渣。
3. 当温度达到设置温度时,关闭加热器电源,自然降温。
4. 自然降温至 195℃左右时,开始打捞铜锡合金结晶体。
5. 低于 190℃时,停止打捞(需要时,重复 2、3、4 项)。

注意事项:
1. 280~300℃降至 195℃的时间约 1.5 小时(因锡炉容量而异)。
2. 约 220℃时,可观察到锡面点、絮状的晶核产生。随温度的进一步降低,晶核不断
聚集增大,逐步形成松针状的 CUSN 结晶体。
3. 195~190℃的时间约 20 分钟(因锡炉容量而异),打捞期间要快速有序。
4. 打捞时漏勺要逐片捞取,切勿搅拌(结晶体受震动极易解体)。
5. 打捞时漏勺提出锡面时要轻缓,要让熔融焊料尽量返回炉内。
6. CUSN 结晶体性硬、易脆断,小心扎手!

补充说明:
1. 铜含量较 CU6SN5 低,是由于样品中的焊料无法分离的结果。
2. 锡炉铜含量达 0.25WT%时,凝固后的洁净锡面就可以观察到 CU6SN5 的结晶体(位置一般靠近结构件)。
3. 铜含量达 0.3WT%以上,每星期除一次(这时通道可不撤除,但需要把峰口撤掉,
让锡面扩大,便于打捞),每次约 5~10GK。
4. 有铅焊料的铜含量已达 0.25%是 SMD 焊接的一个界线,超过就容易发生桥接等焊接缺陷。
5. 捞前要将锡渣先清除干净了再降温,然后在 190C 时打捞。