在電子制造過程中

1、在電子制造過程中在電子制造業(yè)，隨著無鉛焊接工藝的逐步導(dǎo)入，髙含錫量的無鉛焊料合金逐步替代傳統(tǒng) 的Sn63/37合金焊料：隨著無鉛焊料的廣泛應(yīng)用，氧化渣問題變得更為嚴(yán)峻，白費(fèi)率高達(dá) 30%-50%以上；產(chǎn)品的焊接質(zhì)量及可靠性能也受到相當(dāng)大的阻礙：如何減少氧化錫渣的產(chǎn) 生變成電子制造業(yè)所面臨的必修之課程！一、氧化錫渣的危害1. 阻礙錫液流淌性和錫而髙度，阻礙焊接質(zhì)量。2. 附著于板而，造成如錫球等質(zhì)量問題，直截了當(dāng)阻礙電子產(chǎn)品的電氣可靠性能。3. 錫渣的處理及運(yùn)輸造成的額外治理問題，且對(duì)環(huán)境有一定的阻礙。4. 松散的氧化渣使空氣更容易停留在熔融焊料內(nèi)，從而加劇焊料的氧化。5. 有用金屬被錫渣包裹，

2、無法利用，造成極大白費(fèi)。二、錫渣的形成：1>>靜態(tài)熔融焊料的氧化依照液態(tài)金屬氧化理論，熔融狀態(tài)的金屬表而會(huì)強(qiáng)烈的吸附氧，在高溫狀態(tài)下被吸附的 氧分子將分解成氧原子，得到電子變成離子，然后再與金屬離子結(jié)合形成氧化物。疑露在空 氣中的熔融金屬液而瞬時(shí)即可完成整個(gè)氧化過程，當(dāng)形成一層單分子氧化膜后，進(jìn)一步的氧 化反應(yīng)則需要電子運(yùn)動(dòng)或藹子傳遞的方式穿過氧化膜進(jìn)行，靜態(tài)熔融焊料的氧化逐步減少。不同溫度下SnO2與PbO的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能不同，前者生成自由能低，更容易產(chǎn)生，這 也在一左程度上解析了為什麼無鉛化以后氧化渣大量的增加;通常靜態(tài)熔融焊錫的氧化膜為 Sn02和SnO的混合物。氧化物按分配

3、立律可部分溶解于熔融的液態(tài)焊料，同時(shí)由于溶差關(guān)系使金屬氧化物向 內(nèi)部擴(kuò)散，內(nèi)部金屬含氧逐步增多而使焊料質(zhì)量變差，這在一左程度上能夠說明為何通過高 溫提煉（或稱還原）出來的合金金屬比較容易氧化，且氧化渣較多；此外，氧化還和溫度、 氣相中氧的分壓、熔融焊料表面對(duì)氧的吸取和分解速度、表而原子和氧原子的化合能力、表 面氧化膜的致密度、以及生成物的溶解、擴(kuò)散能力等有關(guān)。2、動(dòng)態(tài)熔融焊料的氧化動(dòng)態(tài)時(shí)形成的焊料渣有三種形狀：3、表面氧化膜錫爐中的熔融焊料在在髙溫下，通過其在空氣中的疑露ifii和氧相互接 觸發(fā)生氧化。這種氧化膜要緊形成于錫爐中相對(duì)靜止的熔融焊料表而呈皮膜狀，要緊成分是 SnO。只要熔融焊料表

4、而不被破壞，它就能起到隔絕空氣的作用，愛護(hù)內(nèi)層熔融焊料不被連 續(xù)氧化。這種表而氧化膜通常占氧化渣量的5%左右。b、黑色粉末這種粉末的顆粒都專門大，產(chǎn)生于熔融焊料的液而和機(jī)械泵軸的交界處, 在軸的周朗呈圓形分布并堆積。軸的髙速旋轉(zhuǎn)會(huì)和熔融焊料發(fā)生摩擦，但由于熔融焊料的導(dǎo) 熱性專門好，軸周用熔融焊料的溫度并不比其它區(qū)域的溫度高。黑色粉末的形成并不是應(yīng)為 摩擦溫度的升高所致，而是軸旋轉(zhuǎn)造成周國熔融焊料而的漩渦，氧化物受摩擦隨軸運(yùn)動(dòng)而球 化。同時(shí)摩擦可造成焊料顆粒的表面能升髙而加劇氧化：約占氧化渣量的10%左右。C、氧化渣 機(jī)械泵波蜂發(fā)生器中，存在著劇烈的機(jī)械攪拌作用，在熔融焊料槽內(nèi)形 成劇烈的漩渦運(yùn)

5、動(dòng)。這些漩渦和翻動(dòng)運(yùn)動(dòng)形成的吸氧現(xiàn)象，空氣中的氧不斷被吸入熔融焊料 內(nèi)部。由于吸入的氧有限，不能使熔融焊料內(nèi)部的氧化過程進(jìn)行得像液面那樣充分，因而在 熔融焊料內(nèi)部產(chǎn)生大量銀白色沙粒狀（或稱豆腐渣狀）的氧化渣。這種渣的形成較多，氧化 發(fā)生在熔融焊料內(nèi)部，然后再浮向液面大量堆積，甚至占據(jù)焊料槽的大部分空間，堵塞泵腔 和流道，最后導(dǎo)致波峰高度不斷下降，甚至損壞泵葉和泵軸；另一種是波峰打起的熔融焊料 重新流回焊料槽的過程中增加了熔融焊料與空氣中氧的接觸面，同時(shí)在熔融焊料槽內(nèi)形成劇 烈的漩渦運(yùn)動(dòng)形成吸氧現(xiàn)象，從而形成大量的氧化渣。這兩種渣通常占整個(gè)氧化渣呈:的 85%,是造成白費(fèi)最大的。應(yīng)用無鉛焊料后將

6、產(chǎn)生更多的氧化渣，且SnCu多于SnAgCu, 典型結(jié)構(gòu)是90%金屬加10%氧化物。這種氧化渣的形成與熔融焊料的流體流淌有關(guān)，流體的不穩(wěn)固性及瀑布效應(yīng)，可能造成 吸氧現(xiàn)象及熔融焊料的翻動(dòng)，使氧化渣的形成過程變得更加復(fù)雜。另外，從工藝角度講，阻 礙氧化渣產(chǎn)生因素包括波峰高度、焊接溫度、焊接氣氛、波峰的擾度、合金的種類或純度、 便用助焊劑的類型、通過波好PCBA的數(shù)戰(zhàn)及原始焊料的質(zhì)墳等。三、氧化錫渣的結(jié)構(gòu)通常我們所說的錫渣要緊是由氧化錫SnO2（即錫灰）和被包裹在氧化錫內(nèi)的錫Sn以及 少部分的碳化物質(zhì)組成，被包裹在氧化錫內(nèi)的錫Sn的比例最少在50%以上，有的甚至高達(dá) 90% （具體含量視撈渣的情形

7、而定）。錫渣中的氧化錫（即錫灰）通常是SnO2,灰色粉末狀;密度為6.95克/立方厘米;熔點(diǎn) 1630°C：結(jié)構(gòu)式：O：SnO：分子量:150.69 ；錫含量：70% - 96.5%不等。四、氧化渣減少的措施國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)對(duì)波峰焊氧化渣減少措施進(jìn)行了大量的研究，要緊有以下幾方而：1、采納氮?dú)鈵圩o(hù)氮?dú)鈵圩o(hù)是一種減少氧化渣產(chǎn)生的有效措施，利用氮?dú)鈱⒖諝馀c熔融焊料隔開可有效減少 氧化渣的產(chǎn)生：氮?dú)鈿夥障潞附樱S著氧氣溶度的降低，無鉛焊料的氧化明顯減少。氮?dú)鈵圩o(hù)也會(huì)帶來不足，要緊表現(xiàn)是增加了 PCBA表而錫珠的產(chǎn)生和營運(yùn)成本，通常 節(jié)約的焊錫不足以抵消購買液氮或氮?dú)獍l(fā)生器的運(yùn)行和愛護(hù)成本。

8、2電磁泵的研究與使用1969年瑞士學(xué)者第一提出了利用電磁泵泵送熔融金屬焊料傳導(dǎo)的新方案, 70年代中期瑞士 KRISTN公司利用此技術(shù)在行業(yè)中第一推出了單相交流傳導(dǎo)式電磁波U金焊 接機(jī)系列產(chǎn)品（6TF系列）,1982年法國也有類似的技術(shù)獲得專利權(quán)：其技術(shù)要緊是去掉了 機(jī)械泵所有旋轉(zhuǎn)的零部件（含電機(jī)）；不足之處：乳波峰打起的速度專門慢，耗電量大.b、同樣存在流體的不穩(wěn)固性及瀑布效應(yīng)，由這幾種現(xiàn)象形成的錫渣無法減少.c、且目前電磁泵的價(jià)格比較昂貴，遠(yuǎn)不如機(jī)械泵得到應(yīng)用的廣泛。3錫渣分離裝置的研究即行業(yè)中所說的錫渣還原機(jī)，苴工作原理利用對(duì)裝入氧化渣的滾筒加熱到400°C以上并 進(jìn)行壓縮，分

9、開可用的焊料被收集整理并引導(dǎo)流入熱爐中，最后成型已備再利用。不可用的 廢渣Sno2 （即錫灰）被堆積在一用于淸除和循環(huán)利用的容器中。這種設(shè)備屬離線分離處理，要緊利用的是物理分離法，已氧化的錫渣SnO2是不可能被 還原岀錫Sn的，我們看到所謂還原出來的錫，只只是是在打牢錫渣時(shí)混雜在英中的純錫而 已：大多數(shù)焊料生產(chǎn)廠家都采納加入P元素來改善苴抗氧化性能，而通過高溫分離出來的合 金焊料中的抗氧化元素早已消耗完畢，內(nèi)部金屬含氧逐步增多而使焊料質(zhì)量變差；因此這種 方法處理出來的焊料專門容易氧化：利用這種錫渣分離裝置即行業(yè)中所說的錫渣還原機(jī)處理錫渣，需專人操作、耗電、占用 空間、噪音大，打撈、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、

10、還原過程復(fù)雜，增加治理成本。在還原率本身就不高的 情形下，減去設(shè)備占用空間的租金+儲(chǔ)存空間的租金+職職員資+電費(fèi)+設(shè)備投資等，還不如 直截了當(dāng)與廠家兌換錫條！由于易造成二次污染，又要消耗電能，在電力供應(yīng)本身就專門緊 張的情形下，使用此類設(shè)備的可行性也將遭到質(zhì)疑！因此，大多數(shù)電子制造企業(yè)都在尋求一 種既可抗氧化又可將SnO2還原成Sn的化學(xué)產(chǎn)品。4抗氧化焊料的使用日本學(xué)者TadashiTakemoto等人向焊料中加入P和Ge元素進(jìn)行研究，試驗(yàn)用合金焊料 為SnAg和SnAgCu。設(shè)備為可容納15KG的小波U冷錫爐，試驗(yàn)溫度為250C。通過實(shí)驗(yàn)得 到：氧化渣的重量隨時(shí)刻線性增加；添加少量的Ge和P

11、可有效降低氧化渣的重量，苴中P 的加入可使氧化渣的重量降低到原先的50%左右。但抗氧化成效都會(huì)隨時(shí)刻的延長、微量元 素的消耗而逐步失效。因此有了抗氧化還原劑的顯現(xiàn)！錫渣還原劑(粉)的研究與應(yīng)用由于無鉛焊料中的抗氧化微量元素傾向于向熔融焊料表面凝聚并優(yōu)先于Sn元素與空氣 中的氧結(jié)合，微量元素專門快被消耗掉，焊料也就失去抗氧化的成效；流體的不穩(wěn)固性及瀑 布效應(yīng)，及熔融焊料的翻動(dòng)造成的吸氧現(xiàn)象：氧化物按分配左律可部分溶解于熔融的液態(tài)焊 料，同時(shí)由于溶差關(guān)系使金屬氧化物向內(nèi)部擴(kuò)散，種種緣故使焊料合金內(nèi)部的含氧逐步增多： 因此在熔融的焊料爐內(nèi)添加一種抗氧化還原劑，使產(chǎn)生的氧化錫渣趕忙被還原而無法堆積，

12、同時(shí)有效阻止氧化渣的進(jìn)一步產(chǎn)生，是目前最切實(shí)可行的有效措施：因此國內(nèi)外商家先后推 出了錫渣(焊料氧化渣即SnO2工業(yè)中又成為錫渣)抗氧化還原劑(粉)?？寡趸€原劑必須具備的條件：a、必須符合環(huán)保要求，不阻礙生產(chǎn)場所的工作環(huán)境，不阻礙焊料的合金成分；b、反應(yīng)后的殘留物無粘性或不能飛散，不能污染PCBA的板而及現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備(如 波峰焊等)；c、不易燃，無腐蝕性，不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，不阻礙現(xiàn)有設(shè)備的日常愛護(hù)與保養(yǎng)：d、用量少，還原率髙，反應(yīng)后的殘留物易于處理，最好能通過生物降解：真正從環(huán) 保的角度為企業(yè)節(jié)能、降耗。臺(tái)灣某公司研究出一種錫渣還原粉，要緊吸取各種雜質(zhì)及氧化物，幸免熔融焊錫氧化及 散熱缺失

13、。不足之處是煙霧大、有刺鼻的氣味，使用該還原粉時(shí)必須對(duì)波蜂焊設(shè)備進(jìn)行改進(jìn), 且反應(yīng)后的殘留物有粘性，冷卻后變成堅(jiān)硬的固體，對(duì)設(shè)備的日常愛護(hù)、保養(yǎng)帶來一泄的不 便，甚至有客戶反映爐壁被腐蝕穿孔現(xiàn)象。PKay金屬Fein-Line合伙公司研制的熔融釬料表面活性劑，據(jù)稱可降低焊料成本 40%-75%：不足之處是使用該還原劑是反應(yīng)后的殘留物有粘性，黏附在設(shè)備或PCBA上專 門難淸理，甚至有可能堵塞噴嘴，對(duì)設(shè)備的日常愛護(hù)、保養(yǎng)帶來一上的不便，一旦不小心沾 到PCB板上專門難淸洗掉，將阻礙到產(chǎn)品的電氣性能和焊點(diǎn)的可靠性！且價(jià)格昂貴，降低 的焊料成本與使用活性劑的成本持平。璽琦鑫華科技研發(fā)的ICHIMURA

14、 -JRO7錫渣抗氧化還原劑，屬髙分子有機(jī)化合物，系 由多種表而活性劑、潤濕劑、分散劑等經(jīng)科學(xué)方法復(fù)配而成；該還原劑能夠?qū)谘趸?而的錫分離出來，也能夠?qū)⒀趸腻a(SnO2)還原成可利用的錫(Sn)：同時(shí)抗氧化還原劑 中的有效成分優(yōu)先于Sn元素與氧元素02結(jié)合，明顯減少熔融焊料內(nèi)部的氧02含量，防 止熔融焊料進(jìn)一步發(fā)生氧化，增強(qiáng)熔融焊料液而的流淌性，有效關(guān)心PCBA的焊接。英與氧化物的還原過程大致可視為：02+R=0xRx： PbOx + R = Pb + OR(l) ： SnOy + R = Sn+0R(2)式中：PbOx為鉛氧化物，R為液體還原劑，Pb為還原鉛，0R為氧化物，SnOy

15、為錫氧化物，Sn為還原錫。英優(yōu)點(diǎn)要緊表現(xiàn)為：aPH值6-7為中性，不易燃，無腐蝕性，無粘性：b幾乎無煙、無味，無鹵素，不含任何重金屬成分，符合ROHS：c優(yōu)異的耐高溫（燃點(diǎn)330°C以上）和耐揮發(fā)性能（幾乎可不能揮發(fā)）d可不能改變焊料的有效成分；不污染PCBA,不用擔(dān)憂堵塞噴嘴或葉輪；c用量少，還原率高，達(dá)90%以上，有效提高產(chǎn)品品質(zhì)及焊料的利用率：f減少熔融焊料中氧的含量，增強(qiáng)焊料的流淌性和潤濕性，有效關(guān)心PCBA的焊接；g無需改裝設(shè)備和添加人員，可在線操作，直截了當(dāng)加入錫缸，減少錫渣打撈的疑及次數(shù); h反應(yīng)后的殘留物為泥狀物，無粘性，易碎，可溶于水，有利于設(shè)備的日常愛護(hù)與保養(yǎng)；

16、卜反應(yīng)后的殘留物可水解或通過生物降解：真正從環(huán)保的角度為企業(yè)節(jié)能、降耗。ii產(chǎn)品通過SGS、MSDS、SIR、STIR、切片等的測(cè)試與認(rèn)證，真正屬于環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。在ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑的再生處理工藝中，成功地采納了液體覆蓋 化學(xué)豊換反應(yīng)還原法。這種還原劑為無毒的有機(jī)類材料，是可生物降解的物質(zhì)，英本身和氧 化物對(duì)人類和環(huán)境無害。利用液體覆蓋還原處理廢焊料工藝，一方面，由于溫度操縱在 280C以下相對(duì)較低范疇，遠(yuǎn)低于（錫渣還原機(jī)的溫度）400°C以上鉛煙產(chǎn)生的溫度；另一方 而，液體還原劑的表而覆蓋也有效地抑制鉛煙的逸出：不僅有效地還原了焊渣中的鉛錫氧化 物，而且也

17、有效地幸免了殘余物和鉛煙對(duì)環(huán)境的污染。該產(chǎn)品水溶性的特性決左其內(nèi)部含有少部分的水分，在使用時(shí)所看到的少量煙霧實(shí)為水 蒸氣。預(yù)備工作 客戶狀況 設(shè)備狀況 產(chǎn)品狀況 錫而液位ICHIMURA-JR07錫渣抗氧化還原劑的評(píng)估方法:是指打算導(dǎo)入評(píng)估的客戶名稱或地址:是指打算進(jìn)行導(dǎo)入評(píng)估的設(shè)備型號(hào)、線別:是指正在該設(shè)備上生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、型號(hào):是指波峰在完全靜止?fàn)顟B(tài)下所量出來的參數(shù)5單板上錫量:是指單片板子在過爐后與過爐前的重量差6單板耗錫屋:是指單片板子實(shí)際所消耗掉的焊錫量，即為單板上錫量與生產(chǎn)此片板子時(shí)所產(chǎn)生的錫渣量之和；7錫渣產(chǎn)生量:是指使用還原劑前后的打撈錫渣的數(shù)量：8錫渣兌換率:是指用錫渣在與焊

18、錫供應(yīng)商兌換錫條時(shí)的比率，如出售錫渣，則可將錫渣 岀售價(jià)與錫條購宜價(jià)運(yùn)算出比率=錫渣岀售價(jià)三錫條購置價(jià)；9錫渣產(chǎn)生率:是指冋等錫而液位下?lián)破鸬腻a渣量與投放錫條量的比率=錫渣量三錫條投放量:10錫條利用率:是指單板上錫量與錫條投放量的比率二單板上錫量寧錫條投放量，原則上是錫渣產(chǎn)生率+錫條利用率=100%：11還原劑還原率:即為使用還原劑后的錫渣產(chǎn)生率；12測(cè)試時(shí)刻:即為從開始測(cè)試評(píng)估到日期到終止測(cè)試評(píng)估日期:數(shù)據(jù)收集EI 期班次添加還原劑淸理殘?jiān)砑渝a條生產(chǎn)狀況產(chǎn)品 規(guī)格操作 員確認(rèn)備注時(shí)刻數(shù)時(shí)刻數(shù)時(shí)數(shù)時(shí)數(shù)量刻量刻量早 班中 班晚 班早 班中 班晚 班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)錫面液位錫條添加量錫渣產(chǎn)生量錫渣兌

19、換率錫渣產(chǎn) 生率錫條利 用率評(píng)估前ABCDEF評(píng)估后A，B，四、以錫渣的方式運(yùn)算下而以100KG錫渣為類運(yùn)算：按照通常換錫的處理方法（70%的兌換率）：換回錫條：100KGX 70%=70KG浪 費(fèi)：100KG-70KG二30KG （錫灰）換回錫條的利用率為80%： 70KGX80%=56KG換回的錫條白費(fèi)：70KG-56KG二14KG總共白費(fèi)：30+14=44KG用ICHIMURA-JR07系列錫渣抗氧化還原劑處理：錫灰的錫含量按90%：44KGX90%=39. 6KG還原劑的還原率90%：39. 6KGX90V35. 64KG錫價(jià)以 100 元/KG 算：35. 64KGX 100 元二3

20、564 元30KG錫灰消耗還原劑約1KG,還原劑的單價(jià)1200元/KG則每100KG錫渣節(jié)約：3564-1200=2364元若每臺(tái)爐每月產(chǎn)生300KG錫渣，則每臺(tái)爐每月可節(jié)約：2364X3=7092元生產(chǎn)線越多，錫價(jià)越貴（例如無鉛SnAg3CuO. 5約300元/KG ）,則節(jié)約的就越多!五、以添加錫棒的方式運(yùn)算連續(xù)跟蹤一周，確認(rèn)使用JR07還原劑前后爐膛內(nèi)的錫位為一致：假設(shè)使用JR07還原 劑前后所生產(chǎn)的PCBA為同一型號(hào)（即上錫量一致）：還原劑前單板耗錫量（1）=錫條添加量B-（錫渣產(chǎn)生MCX錫渣兌換率D） /周PCBA 生產(chǎn)數(shù)疑：還原劑后單板耗錫量（2）=錫條添加量/周PCBA生產(chǎn)數(shù)量（

21、涓出的殘留物視為無價(jià) 值）：還原劑成本（3）=添加還原劑的數(shù)量X還原劑單價(jià)；周PCBA的生產(chǎn)數(shù)量（4）;則單臺(tái)波峰爐一周所節(jié)約的費(fèi)用=還原劑前單板耗錫量（1八還原劑后單板耗錫量（2） X周PCBA的生產(chǎn)數(shù)量（4） X錫條單價(jià)-還原劑成本（3）.ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑的使用方法：一、步驟如下a. 在方便操作的錫爐一端用作一還原區(qū)。還原區(qū)的而積為長度即錫爐的寬度，寬度為 2O-3OCM 左右。b. 在波峰正常開啟熔錫狀態(tài)下，淸理錫渣，錫而留約2-3KG錫渣。c. 將JR07倒入預(yù)留于焊錫液而的錫渣上攪拌平均，首次添加量一樣約150-200G.之 后一樣每4小時(shí)加一次，每次JR

22、07的添加量一樣約5O-15OG。JR07在錫面形成糊狀 防氧化物并連續(xù)還原新產(chǎn)生的錫渣，有效時(shí)刻達(dá)46小時(shí)。d. 每次添加JR07之前，必需將JR07與錫渣所形成的殘留物輕輕攪拌成稀泥狀，然后 淸理掉上層不含錫的稀泥狀物質(zhì)。再將錫爐其它位置的錫渣淸理到還原區(qū)，將JR07 按第三步的方法倒入錫渣中攪拌平均，約四小時(shí)后重復(fù)此過程與動(dòng)作。如錫渣突然增 多，則視實(shí)際情形適當(dāng)增加JR07的添加量或縮短添加時(shí)刻。c. 現(xiàn)在如不連續(xù)生產(chǎn)（即波峰長期不打起時(shí)），則無需添加JR07。待需生產(chǎn)時(shí)（即打 開波唸時(shí)）再將JR07按第三步的方法倒入錫渣中攪拌平均，四小時(shí)后重復(fù)此過程與 動(dòng)作。f. 過程中視產(chǎn)品和錫爐大小或錫渣產(chǎn)生量的多少，加入JR07數(shù)量也酌