焊錫中金屬的作用
錫鉛合金不純物之影響
1.鋁:在焊錫作業(yè)溫度下之溶解量很小,少于0.5%,在室溫下幾乎無任何溶解,通常鋁會 使焊錫在作業(yè)溫度之下較為黏滯,即使在0.001%的含量下也會降低焊錫黏著力,表面不平 整,且亦受熱龜裂,當含量超過0.005%時,會導致焊錫氧化加劇。通常在電子工業(yè)中很少 用到含鋁的金屬,因此不亦有此金屬污染,但應注意不要使用含鋁的固定支架。
2.銻:在室溫下,銻(Sb)有6%-8%熔入焊錫。而加0.3%可增加焊錫濕潤的能力,但加入過多時其濕潤能力反面會降低。含量大時會使焊錫硬度變大,流動性下降含量超過1%時,舒展面積減少25%。
3.砷:不會熔入錫或鉛固態(tài)溶液,但會產(chǎn)生二種金屬化合物(Sn3As2及SnAs),呈長針型結構。在電子產(chǎn)品裝配中應該不會有砷的成份加入焊錫,因此只要多加留意原料即可。含量超過0.2%時,舒展面積減少25%。
4.鉍:在室溫下,有18%可融入鉛,1%可融入錫,實際來說,鉍應該不能算雜質,通常是刻意加入,而且可以增加濕潤程度。Bi可使焊錫熔點下降,機械性能下降,含量超過0.5%時,會使焊錫表面氧化變色。
5.鎘:不會熔入錫或鉛的固態(tài)深液,當溫度升高時會產(chǎn)生金屬化合物。鎘常加在一起低溫特殊焊錫內,鎘在焊錫內會導致黏滯的效果,當溫度緩慢降時,可發(fā)現(xiàn)錫爐底部有鎘的沉淀物,這是因為鎘的可焊性好,鍍鎘的價格便宜,在工業(yè)界用的很多,一般來說如果為了得到焊錫性良好的表面,可用鎘,但不應用于有熔爐的自動焊錫爐,尤其是不能用于Dip-soldering的設備上。當Cd含量超過0.15%時,鋪展面積降低25%。
6.銅:幾乎不熔于錫與鉛的固態(tài)溶液中,但又有金屬化合物(Cu3Sn/Cu6Sn5)產(chǎn)生,在室溫下這種物質看的很清楚,其形狀成六角針尖型浮在焊錫表面上,當銅的含量增加時,焊錫工作溫度亦需要來克服含砂狀(grittiness)及緩慢濕潤(sluggishness)。但溫度的升高,又加速銅的熔入,如此會造成焊錫溫度過高的問題,相反的當溫度降低于熔點5到10℃時,銅、錫的金屬化合物又開始出現(xiàn),而且可以人工方式清除,這種方式可以除去大部份的鉛雜質,此時,含錫量會減少,因除去的是銅、錫的合金。上述方法無法除去含量低于0.7-0.8%的雜質,在電子工業(yè)中一般銅含量高于0.3-0.8%時,即應換掉,但何時該換,并沒有一個很嚴謹?shù)囊?guī)定,可依狀況及發(fā)現(xiàn)問題時再換錫。為了降低銅含量,應盡量將不要焊接的部分用防焊劑蓋住,同時盡量降低焊接溫度及時間,以降低銅的融入量,并應定時加入新錫,如此將有助于雜質含量維持在一特定程度下,不再增加。
7.金:幾乎不熔錫與鉛的固態(tài)溶液中,但又有金屬化合物(Au2Pb、AuPb2)及(Au6Sn、AuSn、AuSn4)等產(chǎn)生,金融入焊錫的速度非常快,在焊錫中會造成焊點灰暗及有浮渣的現(xiàn)象,在錫爐中當金的含量高達0.2%時,焊錫會變得黏滯而灰暗;因此,雖然金的可焊性非常好,但它所產(chǎn)生的問題也很大,使用時要特別小心注意。
8.鐵:不熔于錫與鉛的固態(tài)溶液中,但溫度升高時有少量鐵會融入錫中,有二種金屬化合物(SeSn及FeSn2)產(chǎn)生,當鐵含量到達0.1%時,即會產(chǎn)生顆粒狀出現(xiàn),鐵在焊錫作業(yè)溫度下并不會熔于焊錫中,因此大部分的錫爐以后為材質,而不會產(chǎn)生問題,只有在高溫427℃以上時才會開始融入焊錫,因此要特別注意爐心及加熱器,不要直接接觸焊錫。
9.鎂:與鋁的影響相同,在室溫下不熔于錫鉛,有金屬化合物(Mg2Sn及Mg2Pb)產(chǎn)生,在電子零件中幾乎無鎂的成份,因此通常不會造成問題。
10.銀:不熔于錫與鉛的固態(tài)溶液中,有金屬化合物(Ag6Sn及Ag3Sn)的產(chǎn)生,除非銀含量到達一定的量,并不算是什么雜質污染,當超過限度時,會產(chǎn)生顆粒或疙瘩在焊點表面。銀的來源通常是來自混成電路中(hybrid),含銀金屬燒在陶瓷上或一些零件腳上,銀的成份會因此熔入焊錫中,當銀含量超過2%時,會在冷卻后分離出來,狀況與銅相同。
11.鎳:不熔于錫與鉛的固態(tài)溶液中,有金屬化合物(Ni3Sn、Ni3Sn2及Ni3Sn4)產(chǎn)生,這種雜質在焊錫中很少發(fā)生,也沒有任何不利的影響發(fā)生。
12.硫:會影響濕潤的效果。實驗的報告中提到危險界限在7PPM(0.0007%),真正好的焊錫,硫的含量不可超過2-3PPM。
13.鋅:少量的融入錫,但不熔于鉛的固態(tài)液中,不會產(chǎn)生金屬化合物,其影響焊錫的特性很大,會使焊錫流動性降低,機械性能下降;當其含量達到0.005%時,即會造成結合性差,顆粒狀固化時易脆;當其含量達到0.003%時,即會造成焊錫表面氧化,不耐腐蝕。因此少量的鋅,即會造成很大的問題。
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