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      無鉛波峰焊釬料抗氧化影響的研究

      時間:2021-11-15 10:50:34 作者:凱泰 點擊:

      早在70年代開始,就有學者開始注意到當錫鉛釬料在液體狀態和高溫時氧化十分迅速,尤其是在波峰爐中,在波峰上很快會形成新的錫渣氧化物。錫渣的堆積會影響焊接質量,還造成了錫的浪費,因此,對釬料的抗氧化性研究十分重要。

      隨著歐盟RoHS[1]關于2006年7月1日無鉛化期限的逼近,日本從2000年開始導入無鉛化制程,至今已基本實施無鉛化制造,在日本及歐美市場上推出&ldquo;綠色環保&rdquo;家電產品。中國政府已于2003年3月由信息產業部擬定《電子信息產品生產污染防治管理法》草案,自2006年7月1日禁止電子產品含鉛(Pb)。因此,市場發展趨勢是使用含鉛釬料的電子產品將無法進入市場。對于電子組裝企業來說,無鉛波峰焊接技術的應用已經是擺在企業面前必須解決的現實問題。

      無鉛波峰焊接轉換過程中,一般選用Sn-Cu,Sn-Ag,Sn-Ag-Cu等無鉛焊錫條。然而在無鉛焊錫中的錫含量比在錫鉛中更高,因此無鉛波峰焊中釬料的氧化更為嚴重,因此控制錫氧化物生成量是目前擺在波峰焊技術中的一個重要課題。本文主要研究微量元素P對Sn-0.7Cu釬料搞氧化性的影響。

      Sn-0.7Cu在氮氣保護下錫渣的產生情況

      波峰焊中,氮氣保護可以減少錫渣的形成.其道理是顯而易見的,錫渣是釬料與氮氣接觸發生氧化反應的產物,而氮氣保護條件下(此時氮氣中的氧含量一般在50~500ppm)釬料與氧氣的接觸接近于被隔絕,釬料氧化程度肯定會降低。

      在空氣中和氮氣保護條件下,波峰焊中無鉛釬料錫渣形成量的對比是非常顯著的,達到50%左右。僅此一點就會帶來很大的經濟效益。以Sn-0.7Cu無鉛釬料為例,假設其價格為150元/公斤,而相應的錫渣回收價格為70元/公斤。若某臺設備每天工作8小時,一年工作240天,那么一年下來一臺設備可以節省的釬料成本就約10萬人民幣之多。

      然而,氮氣保護在工藝和焊接質量方面帶來的不全都是優點,它也有帶來缺點,最主要的表現就是焊后印刷電路板表面錫珠增多。另外,如果要作用氮氣保護的話,就必然要涉及到一個問題,即氮氣的純度,氮氣保護系統設備前期投入較大。

      Sn-0.7Cu釬料中,Sn的會含量在90%以上,合金氧化膜主要成分是錫的氧化物:
      Sn+O2 &larr;&rarr; SnO2
      SnO2+ Sn &larr;&rarr; 2SnO

      還有少量的Sn3O4等生成.形成這種氧化膜后,對保護熔體表面,防止進一步氧化的作用不強,因此液面繼續氧化。

      假設有一種或幾種元素可以將錫渣中的氧分子分離并帶走,這將對錫渣的處理以及成本的降低是非常有效的方法。

      同時,這種產品須具備以下條件:

      1.符合ROHS要求
      2.容易保存
      3.使用方便,整潔,不會產生第二次污染
      4.產量是無限量的
      5.在處理過程對波峰焊機器不會產生影響
      6.在處理過程對PCB焊點及板面不會產生影響
      7.成本較低

      LF-19D無鉛錫渣還原粉就是根本這種原理而設計開發的新產品。

      即分子式為:
      H2CN2+HNO2+SNO+SNO2 &larr;&rarr; SN+CO2+NH3-++H2O
      NH3+SNO+SNO2+ H2CN2+HNO2 &larr;&rarr; SN+H2O+CO2+N2+O2

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