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减少锡渣的方法

减少锡渣的方法

波峰焊时焊锡处于熔化状态,其表面的氧化及其与其它金属元素(主要是Cu)作用生成一些残渣都是不可避免的,但是合理正确地使用波峰焊设备和及时地清理对于减少锡渣也是至关重要的。

一、 严格控制炉温

对于Sn63-Pb37锡条而言,其正常使用温度为240-250oC。使用方要经常用温度计测量炉内温度并评估炉温的均匀性,即炉内四个角落与炉中央的温度是否一致,我们建议偏差应该控制在5oC之内。需要指出的是,不能单看波峰炉上仪表的显示温度,因为事实上仪表的显示温度与实际炉温通常会存在偏差。这一偏差与设备制造商及设备使用时间均有关系。

二、 波峰高度的控制

波峰高度的控制不仅对于焊接质量非常重要,对于减少锡渣也有帮助。首先,波峰不宜过高,一般不应超过印刷电路板厚度方向的1/3,也就是说波峰顶端要超过印刷电路板焊接面,但是不能超过元器件面。同时波峰高度的稳定性也非常重要,这主要取决于设备制造商。从原理上讲,波峰越高,与空气接触的焊锡表面就越大,氧化也就越严重,锡渣就越多。另一方面,如果波峰不稳,液态焊锡从峰顶回落时就容易将空气带入熔融焊锡内部,加速焊锡的氧化。

三、 清理

经常性地清理锡炉表面是必须的。否则,从峰顶上回落的焊锡落在锡渣表面上,由于缺乏良好的传热而进入半凝固状态,如此恶行循环也会导致锡渣过多。

四、 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蕞满状态。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。

五、 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。

六、 使锡渣还原剂跟锡渣还原粉

锡渣还原剂为一种高闪点的碳氢化合物,它能够浮于液态焊锡表面,将液态焊锡与空气隔离开来,从而减少焊锡氧化的机会,进而减少锡渣。一般而言,使用还原剂可以减少大约80%的锡渣。
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