氧化錫渣的危害與解決方案

1、氧化錫渣的危害及解決方案、乙刖 言在電子制造進(jìn)程中，波峰焊接工藝必不可少，對(duì)電子產(chǎn)品的焊接質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用； 而波峰焊接工藝的特點(diǎn)決定了焊接進(jìn)程中不斷有新的液態(tài)焊料表面暴露在空氣中，熔融焊料 在流動(dòng)狀態(tài)下與空氣中的氧接觸并非斷的發(fā)生氧化形成氧化渣;焊料氧化渣主如果合金焊料 氧化物與大量合金焊料的混合物，其不斷的產(chǎn)生并堆積在熔融合金焊料的表面，不但使液態(tài) 焊料的流動(dòng)性受到影響，還有可能污染PCBA板面，直接影響產(chǎn)品的焊接質(zhì)量及靠得住性能， 而且造成合金焊料的龐大浪費(fèi)。在電子制造業(yè)，隨著無鉛焊接工藝的慢慢導(dǎo)入，高含錫量的無鉛焊料合金慢慢替代傳統(tǒng) 的Sn63/37合金焊料；無鉛焊料中Sn的含量比

2、傳統(tǒng)的有鉛焊料高出很多，因此更易氧化， 產(chǎn)生更多的氧化渣（SnO2）;隨著無鉛焊料的普遍應(yīng)用，氧化渣問題變得更為嚴(yán)峻，浪費(fèi)率 高達(dá)30%-50%以上；產(chǎn)品的焊接質(zhì)量及靠得住性能也受到相當(dāng)大的影響；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、氧化錫渣的危害影響錫液流動(dòng)性和錫面高度，影響焊接質(zhì)量。附著于板面，造成如錫球等質(zhì)量問題，直接影響電子產(chǎn)品的電氣靠得住性能。錫渣的處置及運(yùn)輸造成的額外管理問題，且對(duì)環(huán)境有必然的影響。松散的氧化渣使空氣更易停留在熔融焊料內(nèi)，從而加重焊料的氧化。有效金屬被錫渣包裹，無法利用，造成極大浪費(fèi)。二、氧化錫渣減少的意義錫為全世界最稀缺的礦種之一，據(jù)199

3、3年已探明情形，錫的儲(chǔ)量1000萬噸，以年產(chǎn)18 萬噸計(jì)，還可開采55. 5年，其中，中國(guó)儲(chǔ)量還可開采29. 6年；2008年全世界探明的有價(jià) 錫金屬儲(chǔ)量約712萬噸！錫屬于稀缺資源，但錫的用途卻超級(jí)普遍，錫又是一種綠色環(huán)保金 屬，被世界各國(guó)列為戰(zhàn)略性的儲(chǔ)蓄物資；金屬資源中的環(huán)保概念，表此刻在焊接材料中取代 鉛，化工材料中取代銻、鉛、鎘等；而目前在焊材、馬口鐵、玻璃、陶瓷釉料等領(lǐng)域仍然找 不到錫的替代品，在電子、化工行業(yè)穩(wěn)固增加及全世界化的環(huán)保浪潮下，錫的年均需求量至 少以5% （保守估量）的速度增加；以2006年全世界錫消費(fèi)量36萬噸為基數(shù)計(jì)算，若錫資 源未來全世界無重大的新發(fā)覺，20年左右

4、就將消耗完畢，超級(jí)稀缺！ 20年后誰仍擁有錫資 源，將堪比黃金！未來的競(jìng)爭(zhēng)就是資源的競(jìng)爭(zhēng)！誰掌握資源誰就掌握了未來的話事權(quán)！據(jù)倫敦12月11日消息，英國(guó)國(guó)際錫研究所(InternationalTinResearchInstitute,簡(jiǎn)稱ITRI) 周二發(fā)布的初步數(shù)據(jù)顯示，2007年全世界錫消費(fèi)量將幾乎持平于2006年達(dá)到的萬噸紀(jì)錄的 高水準(zhǔn)。該位于英國(guó)的組織稱：“除焊料，在所有主要應(yīng)用軟件上的全世界錫利用量自2004 年來一直大致平穩(wěn)?！睋Q句話說，自2004年以來錫消費(fèi)量的增加主要表此刻焊料行業(yè)用錫 量的快速增加。LME三個(gè)月期錫價(jià)格在2007年已上漲了逾40%，價(jià)格自2004年底以來增長(zhǎng)一

5、倍； ITRI數(shù)據(jù)顯示，2006年焊料約占全球錫消費(fèi)量的52%，高于上一年的50%；統(tǒng)計(jì)及市場(chǎng)研 究部的經(jīng)理PeterKettle稱：“亞洲用于焊接的錫消費(fèi)占到約80%，僅中國(guó)就占全球焊料業(yè)務(wù) 的 55%”。在電子制造業(yè)，隨著無鉛焊接工藝的慢慢導(dǎo)入，高含錫量的無鉛焊料合金慢慢替代傳統(tǒng) 的Sn63/37合金焊料；原材料的單位本錢成倍增加、無鉛焊料的氧化渣也大量增加，整個(gè)電 子制造業(yè)本錢大幅爬升；加上近幾年原材料價(jià)錢成倍數(shù)的不斷上漲及勞動(dòng)本錢不斷增加，使 本來利潤(rùn)空間有限的電子制造業(yè)猶如雪上加霜!同時(shí)氧化錫渣對(duì)焊接質(zhì)量及靠得住性能的影 響，讓電子制造工程師們頭疼不已；2007年8月，上海有色金屬網(wǎng)

6、長(zhǎng)江錫現(xiàn)貨價(jià)高達(dá)萬元(約 18000美元)/噸，而6月29日，現(xiàn)貨價(jià)才萬元/噸；短短一個(gè)月暴漲萬元，漲幅達(dá)30%；隨 著全世界錫消費(fèi)量的快速增加，錫資源也將快速衰竭，錫價(jià)也將不斷地向上爬升。在環(huán)保的基礎(chǔ)上提倡節(jié)能、降耗自然顯得攸關(guān)重要！降低無鉛焊料氧化渣的產(chǎn)生、提高無鉛焊料的利用率，可直接、有效的降低電子制造業(yè) 的制造本錢；提高電子產(chǎn)品的品質(zhì)與靠得住性能；是企業(yè)提升自身競(jìng)爭(zhēng)力最簡(jiǎn)單、最直接、 最有效的辦法！同時(shí)對(duì)全世界錫資源的有效、合理利用也將做出龐大的奉獻(xiàn)！三、錫渣的形成：1、靜態(tài)熔融焊料的氧化按照液態(tài)金屬氧化理論，熔融狀態(tài)的金屬表面會(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

7、，氧原子取得電子變成離子，然后再與金屬離子結(jié)合形成金屬氧化物。 暴露在空氣中的熔融金屬液面剎時(shí)即可完成整個(gè)氧化進(jìn)程，當(dāng)形成一層單分子氧化膜后，進(jìn)步的氧化反映則需要電子運(yùn)動(dòng)或離子傳遞的方式穿過氧化膜進(jìn)行，靜態(tài)熔融焊料的氧化速 度逐漸減小;熔融的比Snpb37合金氧化的要快。畢林-彼德沃爾斯（Pilling-Bedworth）1理論表明：金屬氧化膜是不是致密完整是抗 氧化的關(guān)鍵，而氧化膜是不是致密完整主要取決于金屬氧化后氧化物的體積要大于金屬氧化 前金屬的體積；熔融金屬的表面被致密而持續(xù)氧化膜覆蓋，阻止氧原子向內(nèi)或金屬離子向外 擴(kuò)散，使氧化速度變慢。氧化膜的組成和結(jié)構(gòu)不同，其膜的生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)方式

8、也有所不同； 熔融和Snpb37合金從260C以同樣條件冷卻凝固后，的表面很粗糙，而Snpb37的表面較細(xì) 膩。從這一角度反映了液態(tài)合金氧化膜得致密完整度較Snpb37要差。哈佛大學(xué)的Alexei Grigoriev 2等人用的純錫樣本放置在坩堝中，并在超低真空下 加熱到240C，然后向其中充純氧，通過X光線衍射、反射及散射觀察熔融Sn的氧化進(jìn)程。 他們?cè)谘芯恐邪l(fā)覺，在沒抵達(dá)氧化壓之前，熔融錫液具有抗氧化能力。壓力達(dá)到4X10-4 Pa至X10-4Pa范圍時(shí)，氧化開起發(fā)生。在那個(gè)氧分壓界限上，觀察到了在熔融錫表面氧 化物“小島”的生長(zhǎng)。這些小島的表面超級(jí)粗糙，而且從清潔錫表面的X射線鏡面反射信

9、 號(hào)一致減少，這種現(xiàn)象能夠證明氧化碎片的存在。表面氧化物的X射線衍射圖案不與任何 已知的Sn氧化物相相匹配，而且只有兩個(gè)Bragg峰出現(xiàn)，它的散射相量是V3/2,并觀察到 強(qiáng)度很明確的面心立方結(jié)構(gòu)。通過切向入射掃描（GID）測(cè)量了熔融液態(tài)錫表面結(jié)構(gòu)，并與 已知錫氧化物進(jìn)行比較。能夠說熔融液態(tài)錫在此溫度和壓力情形下，在純氧中的氧化物相結(jié) 構(gòu)不同于SnO或SnO2o另外，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，更易產(chǎn)生， 這也在必然程度上解析了為什麼無鉛化以后氧化渣大量的增加。表一列出了氧化物的生成 Gibbs自由能，能夠看出SnO2比其他氧化物更易生成。通常靜態(tài)熔融焊錫

10、的氧化膜為SnO2 和SnO的混合物。氧化物按分派定律可部份溶解于熔融的液態(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)部金屬含氧慢慢增多而使焊料質(zhì)量變差，這在必然程度上能夠解釋為何通太高 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；氧化膜的組成、結(jié)構(gòu)不 同，其膜的生常速度、生長(zhǎng)方式和氧化物在熔融焊料中的分派系數(shù)將會(huì)有專門大不同，而這 又和焊料的組成緊密相關(guān)。另外，氧化還和溫度、氣相中氧的分壓、熔融焊料表面對(duì)氧的吸 收和分解速度、表面原子和氧原子的化合能力、表面氧化膜的致密度、和生成物的溶解、擴(kuò) 散能力等有關(guān)。表一氧化物的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能oxide G 0 (O 原子

11、)/(KJ/g)298K400K500K600KPbOSnO2CuOAg2O2、動(dòng)態(tài)熔融焊料的氧化波峰焊接進(jìn)程中普遍利用雙波峰，第一個(gè)波峰為洲流波峰，其波面寬度比較窄，熔融焊 料流速比較快；第二個(gè)波峰為層流波，波面平整穩(wěn)固，如一面鏡子，流速較慢。波的表面不 斷有新的熔融焊料與氧接觸，氧化渣是在熔融焊料快速流動(dòng)時(shí)形成的，它與靜態(tài)氧化有專門 大的不同，動(dòng)態(tài)時(shí)形成的焊料渣有三種形態(tài)：a、表面氧化膜錫爐中的熔融焊料在在高溫下，通過其在空氣中的暴露面和氧彼此接 觸發(fā)生氧化。這種氧化膜主要形成于錫爐中相對(duì)靜止的熔融焊料表面呈皮膜狀，主要成份是 SnO。只要熔融焊料表面不被破壞，它就可以起到隔間空氣的作用，

12、保護(hù)內(nèi)層熔融焊料不被 繼續(xù)氧化。這種表面氧化膜通常占氧化渣量的10%左右。b、黑色粉末 這種粉末的顆粒都專門大，產(chǎn)生于熔融焊料的液面和機(jī)械泵軸的交壤處， 在軸的周圍呈圓形散布并堆積。軸的高速旋轉(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，軸周圍熔融焊料的溫度并非比其它區(qū)域的溫度高。黑色粉末的形成并非是應(yīng)為 摩擦溫度的升高所致，而是軸旋轉(zhuǎn)造成周圍熔融焊料面的漩渦，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高而加重氧化；約占氧化渣量的20%左右。C、氧化渣 機(jī)械泵波峰發(fā)生器中，存在著猛烈的機(jī)械攪拌作用，在熔融焊料槽內(nèi)形 成猛烈的漩渦運(yùn)動(dòng)，再加上設(shè)計(jì)的不合理造成的熔融焊

13、料面的猛烈翻騰。這些漩渦和翻騰運(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)部的氧化進(jìn)程進(jìn)行得像液面那樣充分，因此在熔融焊料內(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，乃至占據(jù)焊料槽的大部份空間，阻塞泵腔和流道，最后致使波峰高度不斷下降， 乃至損壞泵葉和泵軸;另一種是波峰打起的熔融焊料從頭流回焊料槽的進(jìn)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)形成猛烈的漩渦運(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)氧化渣量的70%，是造成浪費(fèi)最大的。應(yīng)用無

14、鉛焊料后 將產(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。日本學(xué)者Tadashi Takemoto3等人對(duì)、Sn63Pb37焊料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)覺所有焊料 的氧化渣重量都是通過線性增加的，三種焊料氧化渣的增加率幾乎相同，也就是其增加速度 與焊料成份關(guān)系不大。氧化渣的形成與熔融焊料的流體流動(dòng)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)象及熔融焊料的翻騰，使氧化渣的形成進(jìn)程變得加倍復(fù)雜。另外，從工 藝角度講，影響氧化渣產(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、利用助焊劑的類型、通過波峰PCBA的數(shù)量及原始焊料的質(zhì)量等。四、氧化錫渣

15、的結(jié)構(gòu)通常咱們所說的錫渣主如果由氧化錫SnO2 （即錫灰）和被包裹在氧化錫內(nèi)的錫Sn 和少部份的碳化物質(zhì)組成，被包裹在氧化錫內(nèi)的錫Sn的比例最少在50%以上，有的乃至高 達(dá)90% （具體含量視撈渣的情形而定）。錫渣中的氧化錫（即錫灰）一般是SnO2，灰色粉末狀、四方、六方或正交晶體密度為 克/立方厘米;熔點(diǎn)1630C ；結(jié)構(gòu)式：O:SnO ；分子量：；于18001900C升華；難溶于水、 醇、稀酸和堿液；緩溶于熱濃強(qiáng)堿溶液并分解，與強(qiáng)堿共熔可生成錫酸鹽；能溶于濃硫酸或 濃鹽酸；錫含量：70% - 90%以上。五、氧化渣減少的辦法國(guó)內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)對(duì)無鉛波峰焊氧化渣減少辦法進(jìn)行了大量的研究，主要有

16、以下幾方 面：1、采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氮?dú)獗Ｗo(hù)是一種減少氧化渣產(chǎn)生的有效辦法，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。因無鉛焊料的潤(rùn)濕性明顯要弱于傳統(tǒng)有鉛焊料，并易氧化，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下進(jìn)行無鉛焊接已成為普遍技術(shù)之一。氮?dú)鈿夥障潞附?，隨著氧氣溶度的降低，無鉛焊料的氧化明顯減少。氮?dú)獗Ｗo(hù)下氧 氣溶度低于50ppm或更低時(shí)，無鉛焊料大體上不發(fā)生氧化，并將取得更好的焊接質(zhì)量；氧 溶度在50-500ppm時(shí)，氧化渣量可減少85%-95%左右。Linde公司推出SOLDERFLEXLIS波峰爐惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)，通過對(duì)波峰焊設(shè)備 進(jìn)行改裝，即將為波峰留有開槽的不銹鋼結(jié)構(gòu)伸入到焊料池中，配置多根氣體噴射

17、管、氣體 控制操作面板等，使惰性氣體直接施加到大多數(shù)氧化渣產(chǎn)生的地方來控制氧化渣的產(chǎn)生;據(jù) 稱在焊接區(qū)的氧含量可控制在100PPM左右，氧化渣可減少50%-80%。按照Claude Carsac4等人提供的數(shù)據(jù)，對(duì)于不同合金種類，氧化渣降低的相對(duì)含 量不同不大。表二是國(guó)外學(xué)者作出的研究結(jié)果5。表二大氣條件和氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下無鉛焊料氧化渣形成量對(duì)比5氧化渣形成量（克/小時(shí)）大氣條件下氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下ITRI實(shí)驗(yàn)室某商用波峰焊設(shè)備ITRI實(shí)驗(yàn)室某商用波峰焊設(shè)備908457213680040氮?dú)獗Ｗo(hù)也會(huì)帶來不足，主要表現(xiàn)是增加7PCBA表面錫珠的產(chǎn)生和營(yíng)運(yùn)本錢，通 常節(jié)約的焊錫不足以抵消購(gòu)買液氮或氮?dú)獍l(fā)

18、生器的運(yùn)行和保護(hù)本錢。但從焊錫質(zhì)量的角度和 利用昂貴的無鉛焊料情形下，是不是節(jié)約又得另當(dāng)別論?？傊?，在利用氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)之前， 要仔細(xì)計(jì)算和考慮。2電磁泵的研究與利用機(jī)械泵波峰發(fā)生器如設(shè)計(jì)不妥，就會(huì)存在猛烈的機(jī)械攪拌作用，在焊料槽內(nèi)形成強(qiáng)烈的 漩渦運(yùn)動(dòng)和液面的翻騰，形成吸氧現(xiàn)象，空氣中的氧被不斷吸入熔融焊料的內(nèi)部形成大量的 氧化渣，然后浮向液面不斷的堆積。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)式電磁波峰焊接機(jī)系列產(chǎn)品（6TF系列），1982年法國(guó)也有類似的技術(shù)取得專利權(quán)。 80年代末我國(guó)電

19、子工業(yè)部二十所發(fā)明了單相感應(yīng)式熔融金屬電磁泵并試制了樣機(jī)，微波峰 焊接設(shè)備中產(chǎn)生熔融焊料波峰動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)展開辟了一條新的途徑。他去掉了機(jī)械泵所有旋 轉(zhuǎn)的零部件（含電機(jī)），與瑞士學(xué)者發(fā)明的傳導(dǎo)式電磁泵的不同就在于它完全去掉了傳導(dǎo)電 流及其產(chǎn)生系統(tǒng)，技術(shù)上有專門大的進(jìn)步。電磁泵目前有單相感應(yīng)式和多相感應(yīng)式兩種，電磁泵的長(zhǎng)處有：a、永不磨損、壽命長(zhǎng)、維修方便。b、波峰平穩(wěn)、熔融焊料的氧化減少且能自動(dòng)對(duì)消電網(wǎng)電壓。C、能量綜合利用，效率高。d、良好的焊料波峰動(dòng)力學(xué)特征。e、工作中波峰焊料溫度跌落小。不足的地方:一樣存在流體的不穩(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， 且目前電磁泵的價(jià)錢比較昂

20、貴，遠(yuǎn)沒有機(jī)械泵取得應(yīng)用的普遍。3錫渣分離裝置的研究即行業(yè)中所說的錫渣還原機(jī)，Cookson公司研制了一種自動(dòng)清除氧化渣裝置，他將噴嘴 進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)而引導(dǎo)流出的熔融焊料到指定位置，用一撇漿將氧化渣自動(dòng)撇除到搜集裝置。 搜集裝置下面是一個(gè)搜集、緊縮氧化渣的熱滾筒，分開可用的焊料被搜集整理并引導(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）被堆積在一用于清除和循環(huán)利 用的容器中。聽說比手工清渣效率要提高80%。日本學(xué)者Tadashi Takemoto 等人在實(shí)驗(yàn)中利用了自己研制的一種錫渣分離并再利用 裝置，該裝置附在錫爐上。波峰焊機(jī)工作8小時(shí)而錫渣分離系統(tǒng)（OSS）工作半小時(shí)即

21、可， 據(jù)稱該系統(tǒng)可使氧化渣減少一半。日本千住公司推出了一款焊錫回收設(shè)備，其原理是將氧化渣放入到設(shè)備中加熱后加入經(jīng) 特殊加工過的芝麻，使其與氧化渣混合及攪拌，芝麻油將氧化物從氧化渣混合物中還原出來 并全數(shù)吸附在芝麻上，實(shí)現(xiàn)了將焊料與氧化物分開。另外日本及香港的廠商推出了靠機(jī)械攪拌作用分離錫渣的分離器，國(guó)內(nèi)某廠商推出了依 托化學(xué)作用的錫渣還原機(jī)，據(jù)稱還原率可達(dá)到80%左右。這種設(shè)備屬離線分離處置，由于利用的是物理分離法，已氧化的錫渣SnO2是不可能被 還原出錫Sn的，咱們看到所謂還原出來的錫，只不過是在打牢錫渣時(shí)混雜在其中的純錫算 了，高溫、加壓及還原機(jī)在工作狀況下的摩擦，反而會(huì)將在打牢錫渣時(shí)混雜

22、在其中的純錫再 度氧化；氧化物按分派定律可部份溶解于熔融的液態(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)部金屬含氧慢慢增多而使焊料質(zhì)量變差，大多數(shù)焊料生產(chǎn)廠家都采用加入 P元素來改善其抗氧化性能，通太高溫分離（或稱還原）出來的合金焊料中的抗氧化元素早 已消耗完畢，因此這種方式處置出來的焊料超級(jí)容易氧化，且氧化渣較多；占用空間、需專 人操作、耗電、噪音大，打撈、運(yùn)輸、貯存、還原進(jìn)程復(fù)雜，增加管理本錢。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+貯存空間的租金+員工工資+電費(fèi)+設(shè)備投資 等，還不如直接與廠家兌換錫條！由于易造成二次污染，又要消耗電能，在電力供給本身就 很緊張的情形

23、下，利用此類設(shè)備的可行性也將受到質(zhì)疑！以上幾種出方式都是采用物理分離的原理將混合在氧化渣中的純錫Sn分離出來，雖可 在必然程度上減少氧化錫渣的產(chǎn)生，但已氧化的SnO2根本無法用此方式還原出錫Sn來， 且通太高溫加熱分理出的錫更易氧化，產(chǎn)生更多的氧化錫渣，去除相關(guān)的本錢后，根本就達(dá) 不到節(jié)約本錢的目的！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抗氧化焊料的利用日本學(xué)者Tadashi Takemoto 3等人向焊料中加入已和Ge元素進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)用合金 焊料為SnAg和SnAgCu，具體化學(xué)成份見表三。設(shè)備為可容納15KG的小波峰錫爐，實(shí)驗(yàn) 溫度為250

24、C。通過實(shí)驗(yàn)取得：氧化渣的重量隨時(shí)刻線性增加；添加少量的Ge和P可有效 降低氧化渣的重量，其中P的加入可使氧化渣的重量降低到原來的50%左右；對(duì)氧化渣進(jìn) 行化學(xué)分析表明，在氧化渣含有的微量元素中Ge是添加含量2-9%，磷是倍多。氧化渣中的 主要成份是SnO，氧含量為5at%左右，90%的氧化渣是由金屬組成的。表三各類焊料合金的化學(xué)成份成分簡(jiǎn)寫元素質(zhì)量百分比（%）AgCuPGe其他SnSABalBalBalBalBalBalBalBalBalBalRe、Sb、In、Ni等各類微量元素，以減少氧化渣的產(chǎn)生，都收到必然的效果。目前國(guó)內(nèi) 波峰焊行業(yè)所用的無鉛焊料主如果SnCu和SnAgCu，大多數(shù)焊料

25、生產(chǎn)廠家都采用加入已元 素來改善其抗氧化性能，但抗氧化效果都會(huì)隨時(shí)刻的延長(zhǎng)、微量元素的消耗而慢慢失效。因 此有了抗氧化還原劑的出現(xiàn)！錫渣還原劑（粉）的研究與應(yīng)用氧化渣的產(chǎn)生與熔融焊料流動(dòng)行為有專門大關(guān)系，流體越不穩(wěn)固、擾度越大就越容易吸 氧而使氧化渣大量增加，到目前為止，波峰焊接進(jìn)程焊料氧化渣混合物的形成機(jī)理還不夠明 確，對(duì)于利用波峰焊的電子生產(chǎn)企業(yè)來講，最好選擇噴流系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、產(chǎn)生氧化渣較少、 撈取氧化渣方便的波峰焊設(shè)備，再配合性價(jià)比高的抗氧化還原劑，以最終減少因氧化渣 （SnO2）帶來的浪費(fèi)，從而取得更高的經(jīng)濟(jì)效益。由于無鉛焊料中的抗氧化微量元素偏向于向熔融焊料表面凝聚并優(yōu)先于Sn元素與

26、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效果；流體的不穩(wěn)固性及瀑 布效應(yīng)，及熔融焊料的翻騰造成的吸氧現(xiàn)象；氧化物按分派定律可部份溶解于熔融的液態(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，各種原因使焊料合金內(nèi)部的含氧慢慢增多; 因此在熔融的焊料爐內(nèi)添加一種抗氧化還原劑，使產(chǎn)生的氧化錫渣當(dāng)即被還原而無法堆積， 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)可行的有效辦法；因此國(guó)內(nèi)外商家前后推 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€原劑必需具有的條件：a、必需符合環(huán)保要求，不影響生產(chǎn)場(chǎng)所的工作環(huán)境，不影響焊料的合金成份;b、反映后的殘留

27、物無粘性或不能飛散，不能污染PCBA的板面及現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備（如波峰 焊等）；c、不易燃，無侵蝕性，不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，不影響現(xiàn)有設(shè)備的日常保護(hù)與保養(yǎng)；d、減少錫的潤(rùn)濕性上升時(shí)刻，增加流動(dòng)性；提升產(chǎn)品品質(zhì)。e、減少錫內(nèi)氧含量，真正綠色環(huán)保。f、用量少，還原率高，反映后的殘留物易于處置，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，主要吸收各類雜質(zhì)及氧化物，避免熔融焊錫氧化及 散熱損失。據(jù)稱該還原粉的利用可使焊料的氧化減少95%左右。不足的地方是煙霧大、有刺 鼻的氣味，利用該還原粉時(shí)必需對(duì)波峰焊設(shè)備進(jìn)行改良，且反映后的殘留物有粘性，冷卻后 變成堅(jiān)硬的固體，對(duì)

28、設(shè)備的日常保護(hù)、保養(yǎng)帶來必然的不便。美國(guó)金屬Fein-Line合股公司研制的熔融釬料表面活性劑，與融化的焊料接觸有兩個(gè)功 能：一是在熔融焊料表面形成一種保護(hù)膜保護(hù)焊料不被氧化，二是其中的活性成份與金屬氧 化物反映并使他們?nèi)芙庠诨钚詣┲?，作為有機(jī)金屬化合物懸浮在金屬氧化物顆粒和殘留的活 性劑之間。直到藥劑被消耗掉為止，活性劑不與金屬反映，只與氧化渣發(fā)生反映，無煙無味。 當(dāng)氧化渣中的金屬氧化物被溶解時(shí)，這彼此連結(jié)的氧化物的排列是開放的，任何夾在氧化渣 中的金屬都聚結(jié)在一路流回到熔融的焊料中。而且成份不會(huì)受到活性劑成份的影響。據(jù)稱這 種性的技術(shù)可降低焊料本錢40%-75%；不足的地方是利用該還原劑是

29、必需對(duì)波峰焊設(shè)備進(jìn) 行改良，且反映后的殘留物有粘性，冷卻后變成堅(jiān)硬的固體，黏附在設(shè)備或PCBA上很難清 理，乃至有可能堵塞噴嘴，對(duì)設(shè)備的日常保護(hù)、保養(yǎng)帶來必然的不便，一旦不小心沾到PCB 板上很難清洗掉，將影響到產(chǎn)品的電氣性能和焊點(diǎn)的靠得住性！且價(jià)錢昂貴，降低的焊料本 錢與利用活性劑的本錢持平。深圳市堃琦鑫華科技有限公司研發(fā)的ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑，屬高分子 有機(jī)化合物，系由多種表面活性劑、潤(rùn)濕劑、分散劑等經(jīng)科學(xué)方式復(fù)配而成；不含任何重金 屬，可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，也可溶于水；優(yōu)良的耐高溫（燃點(diǎn)330C以上）和耐揮發(fā)性能 （幾乎不會(huì)揮發(fā)），幾乎無煙、無味、無粘性、無侵蝕性

30、，同時(shí)具有抗氧化及還原的功能; 用量少，還原效率高，達(dá)90%以上;據(jù)FLEXTRONICS公司的評(píng)估報(bào)告顯示，減去ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑的利用本錢，節(jié)約焊料用量達(dá)38%； FOXCONN、HASEE、SOLECTRON. PRIMAX、GBM、HUNTKEY 等公司的評(píng)估報(bào)告都對(duì) ICHIMURA -JR07 錫 渣抗氧化還原劑給出了相當(dāng)高的評(píng)價(jià)；該產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單、方便，無需改裝設(shè)備和添加人員， 可直接加入錫缸還原錫渣,直接減少錫渣打撈量及打撈次數(shù);提高生產(chǎn)效率及焊料的利用率； 不會(huì)改變焊料的有效成份；不污染PCBA ；還原效率高；優(yōu)良的耐高溫和耐揮發(fā)性能，殘留 物無粘性、

31、易碎，可溶于水，可生物降解，不會(huì)沉入缸底，不用擔(dān)憂堵塞噴嘴或葉輪，并有 利于設(shè)備的保養(yǎng)，設(shè)備的日常保護(hù)只需用濕擦拭布擦拭即可。ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑能夠?qū)谘趸锩娴腻a分離出來，也能夠?qū)⒀?化的錫（SnO2）還原成可利用的錫（Sn）；而且抗氧化還原劑中的有效成份優(yōu)先于Sn元素 與空氣中的氧元素O2結(jié)合，明顯減少熔融焊料內(nèi)部的氧O2含量，避免熔融焊料進(jìn)一步發(fā) 生氧化，增強(qiáng)熔融焊料液面的流動(dòng)性，有效幫忙PCBA的焊接。產(chǎn)品完全通過SGS、SIR、MSDS、STIR、切片等的測(cè)試或認(rèn)證其與氧化物的還原進(jìn)程大致可視為：O2+R=OxRx； PbOx + R = Pb + OR；SnOy + R = Sn +OR （2）式中：PbOx為鉛氧化物，R為液體還原劑，Pb為還原鉛，OR為氧化物， SnOy為錫氧化物，Sn為還原錫。在ICHIMURA -JR07錫渣抗氧化還原劑的再生處理工藝中，成功地采用了液體覆蓋 化學(xué)置換反應(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)，其本身和氧 化物對(duì)人類和環(huán)境無害。利用