我們在波峰焊線上一天更換3次焊錫條,不是因為熔點不足,而是因為氧化速度太快。當爐內浮渣堆積後,常會出現焊點尖峰和橋接現象。根本原因在於合金成分中銀和銅的綜效不符。在 250°C 的動態浸焊過程中,Sn99.0Ag0.3Cu0.7 配方比 Sn99.3Cu0.7 具有明顯更連續的表面氧化膜。前者的渣重比長期穩定維持在0.8%~1.2%之間,後者往往超過2.5%,波動劇烈。
銀不僅會提高熔點,還會提高熔點。在液態錫中,它優先與氧結合形成SnO-Ag2O混合鈍化層。這種結構比純SnO具有更高的密度,實際測量顯示其單位面積的透氧率降低了約38%。另一方面,銅起到抑制Sn?O?的作用。晶粒粗化。若銅含量低於0.5%,氧化層易產生裂痕;若超過0.9%,則加劇爐室腐蝕。因此,0.7%是平衡抗氧化性和設備壽命的臨界值。
有些人嘗試添加0.05%的鎳來抑制浮渣的形成,結果發現焊點表面出現微孔簇。在顯微鏡下,鎳在焊點邊緣偏析,形成富集帶,導致潤濕角增加超過 12°。同樣,添加0.02%的鍺可以細化晶粒,但助熔劑殘留物與鍺反應生成GeO?懸浮顆粒,使噴嘴堵塞的頻率增加兩倍。這些變化看似減少了熔渣,但卻將問題轉移到了焊接可靠性上。
此生產線採用回流焊測溫板來同步監測焊槽表面的溫度梯度。研究發現,當同一焊錫條在不同溫度區的停留時間相差15秒以上時,含銀焊錫條的渣殼破裂頻率是無銀焊錫條的一半。這表明銀不僅影響化學穩定性,而且改善熱應力分佈的均勻性。然而,這並不意味著白銀越多越好。當Ag達到0.5%時,焊點IMC層厚度成長過快,-40℃熱衝擊測試中的開裂率反而增加了27%。
焊條批次之間的波動通常源自於銅源雜質。如果電解銅粉中鐵含量超過0.005%,就會催化SnO?的轉化。從非晶態轉變為晶態,導致氧化層失去延展性。我們曾經因為這個問題連續報廢了兩批PCBA。後來我們改用霧化銅粉,增加了每批來料的EDS抽樣檢驗,使日均浮渣增量從1.8公斤減少到0.9公斤以下。




