锡槽中铜含量对焊接质量影响初探

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1、锡槽中铜含量对焊接质量影响初探本文通过对波峰焊和热风整平（HASL）工艺锡槽中铜含量升高所导致的产品最终焊接不良问题原因的探讨，分析了铜含量升高所带来的危害及其常用的降铜处理方法。　　：TG151：A　　　　InfluenceofCopperContentinTinBathtothattheproducteventuallyofcoppercontentrisingbringsandmonusedmethodtodeal）→波峰焊（220-2400C）→切除多余插件脚→检查。波峰焊将PCB焊盘与高温液态焊料接触，焊盘的铜被锡侵蚀溶入焊料中，导致锡槽中焊料的铜含量上升，形

2、成Cu6Sn5合金。随着锡槽中铜含量的升高焊料的熔点也升高，为了保证焊接目的随之而来的是增高锡槽的炉温，当锡炉温度升高后，铜被锡侵蚀溶入焊料中的量会更大，形成恶性循环。炉温的升高又增大了锡的氧化量，大量形成锡灰锡渣。而且当炉温升高后，高温会使助焊剂失效，因而焊接质量更难保证，缺陷增多。再者炉温的升高会使元器件失效的风险增大。即使焊上了，由于炉温的升高，焊点上的焊锡大量合金化，从而使得锡铜间化合物Cu6Sn5替代了本应该是焊料（下转第71页）（上接第46页）的焊锡，而这种Cu6Sn5合金的物理特性又比较脆，柔韧性不够，一经撞击或受外力拐曲，便会产生裂纹，造成产品质量缺省，

3、成为形成不良产品的又一原因。　　3锡槽焊料降铜的有效途径　　不管是PCB企业还是电子产品整机生产企业，锡槽中焊料铜含量的升高都会导致不良品的大量产生，那么到底焊料中铜含量达到多高就需要降铜呢？关于这个指标的理论研究还没有明确的答案，因为影响焊接质量的因素实在太多，要想排除其他因素而专注于铜含量影响的研究十分困难。根据实际生产经验锡铅焊料在铜含量超过0.3%时就需要降铜，无铅焊料在铜含量超过0.9%时就需要降铜。降铜之前要对锡槽里的焊料进行化学分析，确定焊料的成份，以便知道降铜前后的状态。降铜的途径主要有以下三种方法：　　（1）在锡槽中添加不含铜的焊料，即锡铅焊接工艺添加

4、纯锡铅焊料，无铅焊接工艺添加纯锡条。　　（2）工艺除铜。除铜的方法是根据Cu6Sn5合金的熔点较高（约500℃）进行降温除铜。具体操作方法又根据使用的焊接工艺不同而不同。①锡铅焊接工艺除铜法。Sn-Pb焊料比重为8.4，Cu6Sn5合金的比重为8.28。因此可采用比重排铜法，具体的操作过程是：先把锡槽的炉温升至300℃，然后开始自然降温，当降至200℃时开始保温除铜，这时的Cu6Sn5以固态形式漂浮在锡面上，用特制的漏勺浇出即可。当炉温降至190℃时停止除铜。若需继续除铜，可重复以上过程。除铜完毕添加纯Sn-Pb焊料。②无铅焊接工艺除铜法。无铅焊料的比重一般为7.4左右

5、，小于Cu6Sn5合金8.28的比重，Cu6Sn5不是漂浮在表面而是沉到锡槽底部，一般也是通过使用专门设计的漏勺从锡槽底部捞出金属间化合物。具体操作方法是：先把锡槽的炉温升至300℃，然后开始自然降温，当降至235℃时开始保温除铜，用漏勺轻轻将锡槽底部的Cu6Sn5结晶体捞出，注意，Cu6Sn5结晶体为针状易碎物，用漏勺捞时动作幅度要小，否则Cu6Sn5结晶体会被振碎而无法捞出。当炉温降至233℃时停止除铜，若需继续除铜，可重复以上过程。除铜完毕添加纯Sn焊料。　　（3）添加焊锡除铜剂。直接添加焊锡除铜剂是最近出现的一种锡槽除铜方法，可将焊锡内的铜提纯抽出，而使焊锡回归

6、到原来的标准，湿润性大增，使焊工成为零缺陷。其除铜机理不详，除铜效果和对焊接质量的影响也没有太多的统计数据进行佐证。　　无论在PCB生产企业还是在电子产品成品生产企业中，在质量控制体系里都要求控制锡槽中铜的含量，因为锡槽中铜含量的升高引起Cu6Sn5合金的大量产生，如果对此不加以关注不良品率就会出现大幅上升。由此可见，热风整平工艺的真正目的是保护PCB焊盘不被氧化，提高PCB的可焊性。