隨著電子制造業(yè)的飛速發(fā)展，錫業(yè)也獲得了迅猛發(fā)展，、錫條業(yè)務量逐增。其中的關鍵工藝技術——SMT技術也日新月異，所使用的焊接工藝部分也越來越多地是回流焊工藝。但盡管如此，波峰焊工藝的使用仍然，特別是混裝的各種主板。日前，眾多的制造企業(yè)都遇到過這樣類似的問題，即在波峰焊的工藝過程中，錫爐的表面浮起許多不不熔化的大塊的錫渣，業(yè)界俗稱“不熔錫”。這些不熔錫的特點是不論如何攪拌都不溶解，升高溫度達到350℃以上才熔化，外觀上明顯的金屬光澤，與傳統的錫渣區(qū)別明顯。這些不熔錫在錫爐的表面呈半漂浮狀態(tài)，嚴重影響焊接的效果。而所使用的配套材料如助焊劑、一般都符合相關驗收標準，這就給業(yè)界造成了極大的困擾，技術員常常接到客戶委托解決由此產生的質量問題糾紛，因此如何查找其產生的原因并找到有效的控制對策就極為重要。
樣品概況 通常的波峰焊過程的爐錫表面的錫渣產生，主要是由于焊錫在焊接高溫過程中與空氣中的氧發(fā)生反應生成，其次由于助焊劑及其殘留物與焊錫之間化學反應及其產物包覆造成，外觀大多呈灰黑色的砂礫或疏松的粘結狀。本文中筆者發(fā)現的不熔錫則與傳統的錫渣有較明顯的區(qū)別，它有一定的金屬光澤，典型樣品的外觀。為了便于機理與原因的分析，產生不熔錫的工藝所用的焊錫與助焊劑也一同收集。
分析過程
1）光學顯微鏡分析
首先選擇代表性的幾塊不熔錫，用顯微鏡對其組織結構進行觀察。發(fā)現其結構疏松，含有黑色的夾雜物以及部分大小不同的顆粒狀的金屬結晶體。說明其中不但包覆有氧化物，還有一定的助焊劑殘留的有機物。不熔錫的整體多成塊狀，較普通的錫渣顆粒明顯粗大，且不容易弄碎。為了弄清其內部結構，技術員將其與未經使用的焊錫條一起制作金相，進一步分析其微觀結構。通過其結構發(fā)現，未經使用的焊錫其結構致密均勻、沒有夾雜物或特殊的結晶結構，而不熔錫則有很多空洞，比表面積急劇增加，高溫過程氧化自然嚴重。
2）化學分析
形成了大量的不熔錫，人們往往首先想到的就是/焊錫質量不好，可能含有過多雜質。為此，除了對不熔錫進行外觀與金相分析以外，我們還對這些不熔錫以及未經使用的焊錫均勻取樣，按照國家標準進行化學組成的分析。從其結果看，未發(fā)現異常情況，未經使用的焊錫符合國家標準GB 8012，而不熔錫的成分也符合國家標準只是使用過程中線路板或元器件引線腳上的銅的溶解造成了銅含量的增加，但也未超出0.3%重量百分比的控制標準?？梢娋鶆蛉舆M行的測試證明焊錫條與不熔錫在整體上其化學成分沒有明顯差異。
3）掃描電鏡與能譜分析
由于簡單的外觀檢查以及成分分析沒有發(fā)現不熔錫產生的線索，于是技術員再使用掃描電鏡來對其結果做更細致而深入的分析，并對其中發(fā)現的異常區(qū)域使用能譜進行微區(qū)現場分析。用SEM在不同放大倍數下進行觀察，結果發(fā)現：在2000倍率下可以清晰地看到不熔錫表面有明顯的針狀結構，用EDS分析則證實該針狀物質是氧化鋁；結構的焊料表面對其成分進行分析后發(fā)現，該絮狀物質的主要成分也為氧化鋁。而用SEM在同樣的倍率下觀察未經使用的正常的焊錫的表面結構，則發(fā)現明顯不同。
當我們弄清楚不熔錫產生的機理后，就很容易找到控制不熔錫的辦法。首先，檢討我們所使用的制具與夾具，還有PCBA上所使用的零部件，盡量不使用含有鋁的材料；其次，在采購焊錫的時候，應該按照國際和國家標準進行檢測驗收，并且選用抗氧化能力強的焊料，防止所用的焊錫中本身就含有過高的鋁雜質；再次，就是所使用的助焊劑的酸枝或活性不能太強，如果必須使用活性的助焊劑，對其中的制具予以保護，以免產生反應帶入鋁雜質；最后，就是焊接的溫度在保證焊接質量的前提下要控制盡可能低些，以免焊料氧化加速產生過多的錫渣。一直困擾著使用波峰焊工藝的電子組裝界的不熔錫問題現在終于清楚了，相關各方許多不必要的爭執(zhí)也可以停止了。
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