豆腐渣状Sn-Cu化合物的清理

在波峰焊过程中，印刷电路板表面的敷铜以及电子元器件引脚上的铜都会不断地向熔融焊锡中溶解。而Cu与Sn之间会形成Cu6Sn5金属间化合物，该化合物的熔点在500oC以上，因此它以固态形式存在。同时，由于该化合物的密度为8.28g/cm3，而Sn63-Pb37焊锡的密度为8.80g/cm3，因此该化合物一般会呈现豆腐渣状浮于液态焊锡表面。当然，也有一部分化合物会由于波峰的带动作用进入焊锡内部。因此，排铜的工作就非常重要。其方法如下：停止波峰，锡炉的加热装置正常动作，首先将锡炉表面的各种残渣清理干净，露出水银状的镜面状态。然后将锡炉温度降低至190-200oC（此时焊锡仍处于液态），而后用铁勺等工具搅动焊锡1-2分钟（帮助焊锡内部的Cu-Sn化合物上浮），然后静置3-5个小时。由于Cu-Sn化合物的密度较小，静置过后Cu-Sn化合物会自然浮于焊锡表面，此时用铁勺等工具即可将表面的Cu-Sn化合物清理干净。

上述方法可以排除一部分的铜。但是如果焊锡中含铜量太高，就要考虑清炉。根据生产情况，大约每半年或一年要清炉一次。

日本学者Tadashi Takemoto等人对SnAg3.5,SnAg3.0Cu0.5,Sn63Pb37焊料进行试验,发现所有焊料的氧化渣重量都是通过线性增长的,三种焊料氧化渣的增长率几乎相同,也就是其增长速率与焊料成分关系不大.氧化渣的形成与熔融焊料的流体流动有关,流体的不稳定性及瀑布效应,可能造成吸氧现象及熔融焊料的翻滚,使氧化渣的形成过程变得更加复杂.另外,从工艺角度讲,影响氧化渣产生因素包括波峰高度,焊接温度,焊接气氛,波峰的扰度,合金的种类或纯度,使用助焊剂的类型,通过波峰PCBA的数量及原始焊料的质量等.

C,氧化渣机械泵波峰发生器中,存在着剧烈的机械搅拌作用,在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡运动,再加上设计的不合理造成的熔融焊料面的剧烈翻滚.这些漩涡和翻滚运动形成的吸氧现象,空气中的氧不断被吸入熔融焊料内部.由于吸入的氧有限,不能使熔融焊料内部的氧化过程进行得像液面那样充分,因而在熔融焊料内部产生大量银白色沙粒状(或称豆腐渣状)的氧化渣.这种渣的形成较多,氧化发生在熔融焊料内部,然后再浮向液面大量堆积,甚至占据焊料槽的大部分空间,阻塞泵腔和流道,后导致波峰高度不断下降,甚至损坏泵叶和泵轴;另一种是波峰打起的熔融焊料重新流回焊料槽的过程中增加了熔融焊料与空气中氧的接触面,同时在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡运动形成吸氧现象,从而形成大量的氧化渣.这两种渣通常占整个氧化渣量的70%,是造成浪费的.应用无铅焊料后将产生更多的氧化渣,且SnCu多于SnAgCu,典型结构是90%金属加10%氧化物.

锡条的添加

在每天/每次开机之前，都应该检查一下炉面高度。先不要开波峰，而是加入锡条使锡炉里的焊锡达到满状态。然后开启加热装置使锡条熔化。由于，锡条的熔化会吸收热量，此时的炉内温度很不均匀，应该等到锡条完全熔解、炉内温度达到均匀状态之后才能开波峰。适时补充锡条，有助于减小焊接面与焊锡面之间的高度差，即减小焊锡波峰与空气的接触面积，也能减小锡渣的产生。