静态熔融焊料的氧化根据液态金属氧化理论,熔融状态的金属表面会强烈的吸附氧,在高温状态下被吸附的氧分子将分解成氧原子,氧原子得到电子变成离子,然后再与金属离子结合形成金属氧化物.暴露在空气中的熔融金属液面瞬间即可完成整个氧化过程,当形成一层单分子氧化膜后,进一步的氧化反应则需要电子运动或离子传递的方式穿过氧化膜进行,静态熔融焊料的氧化速度逐渐减小;熔融的SnCu0.7比Snpb37合金氧化的要快.
他们在研究中发现,在没到达氧化压之前,熔融锡液具有抗氧化能力.压力达到4×10－4Pa至8.3×10－4Pa范围时,氧化开起发生.在这个氧分压界限上,观察到了在熔融锡表面氧化物"小岛"的生长.这些小岛的表面非常粗糙,并且从清洁锡表面的X射线镜面反射信号一致减少,这种现象可以证明氧化碎片的存在.表面氧化物的X射线衍射图案不与任何已知的Sn氧化物相相匹配,而且只有两个Bragg峰出现,它的散射相量是√3/2,并观察到强度很明确的面心立方结构.通过切向入射扫描(GID)测量了熔融液态锡表面结构,并与已知锡氧化物进行比较.可以说熔融液态锡在此温度和压力情况下,在纯氧中的氧化物相结构不同于SnO或SnO2.
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.
1.没有经常清理锡渣,使峰顶掉下来的含锡不能尽快进入炉中,而不是留在锡渣上面;加热不均匀,也会造成锡渣过多.
2.平时的清炉也是很关键的,长时间没有清炉,炉中的杂质含量偏高,也会造成锡渣过多的原因之一,还要定期清炉换锡,一般大约每半年换锡一次。
3.波峰炉的温度一般都控制得比较低,一般为 250℃±5℃(针对 63/37 的锡条来说),而这个温度是焊料在焊接过程中所要求的基本要达到的温度,温度偏低,以致锡不能达到一个很好的溶解,在使用之时就会造成锡渣过多的情况。
4.是波峰炉设备的问题: 波峰太高,焊料从峰顶掉下来的时候,温度降低偏差比较大,焊料混合着空气冲进锡炉中造成于氧化和半溶解现象,导致锡渣的产生。
5.锡条的纯度也有关系,波峰炉一般都要求纯度高的锡条,杂质多的锡条在焊接时会造成锡渣过多。
6.波峰炉里锡使用时间过久,锡本身的抗氧化能力在降低,造成氧化速度加快,从而影响到锡渣产生量增加。