无铅喷锡炉的除铜法
无铅喷锡SMT上锡不良的几种分析思路
无铅喷锡在SMT上锡不良的几种分析思路1、无铅喷锡的历史演变：热风整平作为一种PCB焊锡面的表面处理方式在PCB行业已广泛应用了数十年，然而自WEEE（Waste from Electrical and Electronic Equipment)和ROHS（Restriction of Use of Hazardous Substances)的先后出台，所有电子产品无铅化的转变让所有人意识到有铅制程的气数已尽。
国内也于2007年6月份开始了无铅化的进程推进,无铅的表面处理方式也随之发展。
于是出现了多种无铅表面处理方式:(1）化学浸镍金（ENIG：Electroless Nickel and Immersion Gold）。
(2）化学浸锡(I—Tin:Immersion Tin)。
(3)化学浸银(I．Ag：Immersion Sliver）。
(4)有机保护膜（OSP：Organic Solderability Preservatives）。
（5）无铅焊料热风整平(HASL：Tot Air Solder Levelling）。
本文重点介绍此种表面处理方法在SMT 生产过程中上锡不良的几种因素及处理对策。
2、无铅喷锡的工艺方法：要解决无铅喷锡在SMT生产时出现上锡不良,首先得对无铅喷锡工艺有个详细的了解。
下面介绍的为无铅喷锡工艺方法。
无喷锡分为垂直喷锡和水平喷锡两种，其主要作用为：A、防治裸铜面氧化；B、保持焊锡性.喷锡的工艺流程为：前清洗处理→预热→助焊剂涂覆→垂直喷锡→热风刀刮锡→冷却→后清洗处理A．前清洗处理：主要是微蚀铜面清洗,微蚀深度一般在0.75—1。
0微米，同时将附着的有机污染物除去,使铜面真正的清洁，和融锡有效接触，而迅速的生成IMC;微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性；水洗后热风快速吹干；B．预热及助焊剂涂敷预热带一般是上下约1.2米长或4英尺长的红外加热管，板子传输速度取决于板子的大小，厚度和其复杂性；‘60mil(1。
无铅喷锡工艺流程解析
无铅喷锡工艺流程解析
表面处理工艺：
目前我司实际生产的表面处理有:①无铅喷锡、②沉银、③OSP、④沉金、⑤电金、⑥镀金手指；其表面处理主要根据客户需求在绿油后的裸铜待焊面上进行处理，并在铜面上长成一层物质，防止氧化或硫化；在电子零件组装焊接时加强元器件与焊点的结合力及通导传递能力。
本次主要介绍①无铅喷锡、②沉银、③OSP、④沉金工艺。
无铅喷锡工艺流程：
热风整平又称喷锡，将电路板浸入熔融的焊料中，再利用热风将印制板表面及金属化孔内的多余焊料吹掉，从而得一个平滑、均匀光亮的焊料涂覆层—锡；无铅喷锡（含铅小于0.1%）
沉银工艺流程：
银是一种白色、柔软易延展且可锻铸的金属元素，其在任何物质上皆具有最佳的热力及电传导性；银可轻易的被溶解成离子溶液镀于需覆盖银金属的物质表层，浸镀银制程便是作为电路板得到银金属的方式，板面沉积的银厚仅约为0.1-0.5um
OSP工艺流程：
有机保焊剂（简称OSP）的功能就是在绿油后的裸铜待焊面上进行涂布处理，并在铜面上长成一层有机铜错化物的皮膜。
沉金工艺流程：
在绿油后的裸铜待焊面上进行化学处理，使铜面上长成一层薄金，金纯度99.99%，硬度低于80 Knoop，密度19.3g/cm2。
无铅喷锡Sn-CU-Ti除铜制程说明
无铅喷锡Sn-Tu-Ti除铜制程说明一、前言众所周知，欧盟、日本及美国的环保禁令关于无铅PCB以及下游的制程中的产品，铅、镉、汞、六价铬的含量指标有了明确的规定，时间从2006年7月1日起开始执行（详细的见欧盟的ROHS指令内容）。
为了达到ROHS指令的内容要求，在PCB制程中的表面处理部份也在进行了无铅化，其中无铅喷锡处理表面制程为无铅表面处理的一个重要的形式，而其中的无铅喷锡中的除铜制程工艺尤为关键。
二、无铅喷锡除铜说明1.除铜的原因在有铅及目前的无铅喷锡制程中，除铜工艺是必须的，在无铅锡的合金中，铜在一定的比例含量中铜的含量为0.7%（wt%），在锡-银合金中铜的含量为0.5%（wt%）最为合适。
如果铜的含量在合金中增加，也相应增加了无铅喷锡操作难度，但在喷锡的制板过程中，铜的含量随着制板量的增加而增加，在增加到一定的铜含量以后，就必须进行除铜降低的铜在锡槽中的含量，才能有效地进行生产得到合格的产品。
2.除铜的原理一般地，目前无铅喷锡的除铜方法有物理除铜和化学除铜两种。
考虑到化学除铜的不稳定因素影响，因此我们采取物理除铜的方式进行。
物理除铜对于有铅喷锡和无铅喷锡制程来说本质是一样的，但方式截然不同，因为形成铜晶的锡铜合金分析出为高铜含量的晶体，铜晶密度为7.3g/cm3，有铅锡（63/37）的密度7.6g/ cm3，无铅锡的密度为7.2g/ cm3。
因此在有铅锡中的铜晶是浮在表面，可以用漏匙即可捞出；相比之下，无铅锡中的铜晶的密度比母液的密度稍大，因此，铜晶是下沉或稍微悬浮在槽的下方，造成除铜的不方便。
在Sn-Tu-Ti合金体系中，我司针对铜晶的物理特性，通过对铜晶析出增加相应的催化剂，使铜晶的“聚合力”增加，静止状态下析出增加，使除铜的效率增加。
3.除铜的工艺要求无铅喷锡的物理除铜工艺中，由于无铅喷锡自身的工艺时间不长，也只有三年多时间，在工艺上、操作上、执行上有待完善的地方，特别是除铜工艺，有待更好的研究及摸索。
无铅化内层板之铜面处理
无铅化内层板之铜面处理2009-2-26 17:28:36 资料来源:PCBcity 作者: 白蓉生一、无铅焊接强热的灾难无铅焊接对波焊(Wave Solding)与回焊(Reflow)两者之冲击比较，回焊所遭受的灾难要远超过波焊极多。
原因是波焊过程中单面板或双面板甚至多层板，只有板子底面与通孔中之引脚才会接触到滚烫的熔锡(SAC305之熔点约为220℃，波焊操作温度则定在255℃-260℃之间)。
前面突波与后续平波总共之接触时间也只有4-6秒钟而已。
见图1至于大异其趣的回焊则是全板连同装载之零组件，必须整体同时进入强热的高温环境，其总时间长达300秒之久(视板面大小与零组件形式与数量而定)。
见图2且其超过溶点的历时(Time About Liquidous；TAL)甚至长达60-90秒(视板体大小而定)如此强热折磨之下受创最重者当然是面积与体积最大的PCB了！下页图3即为著名焊料业者“千住金属”(SMIC)说明有铅(蓝色回焊曲线)与无铅(红色曲线)两者在热量方面的巨大差异。
由此图之清晰概念可知，上下游业者们此刻实在是应抛开错误的想法建立正解的观念。
无铅焊接绝不只是熔点提高了34℃或是表面处理较为困难而已。
事实上回焊热量大增必然会对厚大板类造成爆板，即使某些通过2-3次回焊而外观尚好的板子，一旦进行切片细部观察时，其多处微裂(Microcrack)绝对是惨不忍睹难以置信。
其产品对后续长期之可靠度当然是忐忑难安，天知道何时会引爆无穷的灾难。
至于无铅SAC305的内聚力太大，焊锡性不好，甚至疲劳寿命欠佳等缺失，与多层板的严重内伤相比，那只是小巫见大巫了。
然而一旦发现外观爆板，半桶水的业者们经常在粗糙的切片画面与错误的判断下，多半将罪过推给内层铜面氧化处理的品质不佳，或是板子已经吸水所造成。
事实上爆板真正的原因甚多，主要是由于树脂的耐热性不足，然而想要全盘彻底改善又谈何容易。
必须在上中下游通力合作下，以1-2年的时间从原物料到各种制程的改变与因应，方可取得真正的改善。
一种再生锡除铜方法
一种再生锡除铜方法引言锡和铜是常见的金属材料，广泛应用于制造业。
然而，在使用过程中，锡和铜表面容易积聚氧化物、煤尘、油污等杂质，影响其再利用和性能。
因此，有必要研究一种高效的再生锡除铜方法，以提高再生金属材料的质量和利用率。
传统方法存在的问题传统的再生锡除铜方法主要有熔炼法、酸洗法和电解法。
然而，这些方法存在一些问题：1. 熔炼法：该方法需要高温条件，对环境有一定的污染，并且会造成能源浪费。
2. 酸洗法：使用酸溶液进行清洗会造成对环境的污染，并且酸洗过程复杂，操作繁琐。
3. 电解法：电解法需要大量的电能消耗，并且操作复杂，需要经验丰富的操作人员。
因此，需要研究一种高效、环保、简便的再生锡除铜方法。
一种新型再生锡除铜方法的研究近年来，学者们提出了一种基于化学溶液的再生锡除铜方法，该方法在环保和高效方面取得了显著的进展。
该方法主要包括以下几个关键步骤：1. 金属材料的预处理将待处理的再生锡材料进行彻底的清洁，去除外层油污和杂质，以提高后续步骤的效果。
2. 铜离子溶解使用一种特定的化学溶液对含有铜离子的再生锡材料进行溶解。
该溶液可以有效地将铜离子从锡材料中分离出来，而不影响锡的再利用。
3. 溶液处理将溶解得到的含有铜离子的溶液进行后续处理。
可以采用化学还原、电解或其他适合的技术将铜离子转化为固态或液态的纯铜，以便进一步提取和利用。
4. 锡材料回收对溶液处理后得到的纯铜进行进一步的处理，以提取出纯铜作为再生材料，用于生产其他铜制品。
优点和前景相比传统的再生锡除铜方法，这种基于化学溶液的新型方法具有以下优点：1. 环保性：该方法无需高温和酸洗，减少了对环境的污染，符合绿色环保的理念。
2. 高效性：该方法操作简单，能够高效地分离锡和铜，提高再生金属材料的质量和利用率。
3. 经济性：该方法使用的化学溶液一般易得且价格较低，能够降低生产成本。
该方法在再生锡除铜领域具有广阔的应用前景。
未来，研究人员可以进一步改进溶液处理过程，提高分离效率和纯度，以满足不同领域的需求。
无铅喷锡工艺简介
Time
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试方法
Heating Plate
Stainless Steel Coupons
Heating Plate
Solder
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试方法
X-Ray Analysis
Solder
Stainless Steel
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试结果
%Tin Detected on Stainless Steel Surface After 90 Minutes at 600°C*
Cu: 0.0-0.4% Pb:0.02%--0.05% Ni:0.05% 补加Ni用SN100CLN3:
Cu: 0.0-0.4% Pb:0.02%--0.05% Ni:0.13%-0.17%
•两类合金的对比
Sn-0.7Cu
Sn-0.7Cu-Ni
Bridging
No Bridging
•两类合金的对比
四.无铅喷锡物料介绍
无铅合金焊料 日本Nihon Superior公司的Sn-Cu-Ni无铅合金焊料
无铅助焊剂 台湾中天隆公司无铅助焊剂3935和8620N
1.无铅合金焊料
无铅合金焊料的分类: 1.Sn-Cu 2.Sn-Cu-细晶剂(如Ag,Ni,Ti,Co等) Sn-Ag-Cu Sn-Cu-Ni Sn-Cu-Ti Sn-Cu-Co
•锡缸焊料的成份控制
Copper in
Top Up Solder IN
Copper in
Solder Coating OUT
Copper in
Dross OUT
Copper Leached from PCB IN
Initial Copper Content of Solder
关于除铜的几种方案
FACSIMILE/MEMOTo :.Company: .CC : .From : .Fax No. : .Date : 2009-3-11-8-12 .Total Page(s): .Ref.No. : . Subject : 关于除铜的几种方案.一、铜超标的主要原因：过波峰时PCB板上的铜的零件脚的铜会融入锡炉，造成铜超标。
二、铜超标的影响：1、铜含量超标会导致焊锡熔点升高。
从而使流动性变差，影响焊接效果，其中包括连锡。
锡尖。
焊点发生冷焊等不良。
2、铜超标会影响焊点的氧化效果，焊点表面会呈淡黄色。
3、铜超标会腐蚀炉槽三、除铜的几种方案：a、关于有铅的除铜。
一般采用的方法：先将锡温设定至280度，并不停的搅拌，然后静止，再将锡温下降至200度左右，由于密度的原因，Cu元素会形成金黄色的结晶浮在锡面上，打捞出来，就可降低有铅锡中的铜含量。
b、关于无铅的除铜。
1.关于无铅仿有铅的除铜方案有些不妥。
原因有铅焊料一般为SnPb(63/37)合金，合金密度大于Cu的密度，在搅拌静止后，Cu 会形成结晶浮在锡面上。
我们的无铅焊SnAgCu(96.5/3.0/0.5), 合金密度小于Cu的密度，在搅拌静止后，Cu仍会存在焊料中不易分离出来。
故此方案效果不是很明显。
2.更换部分焊料，加入SnAg(97/3.0)合金来稀释Cu的含量，具体方法如下：假如炉胆中的锡量为600公斤，我们的锡含Cu 量已超标为0.7%,那么我们锡炉中的Cu的就为600*0.7%=4.2公斤,我们的目标为0.5%那么正常情况下,锡炉中的Cu含量就应该为600*0.5%=3公斤,也就是说我们要除去4.2-3.0=1.2公斤铜.即更换含0.7%Cu的锡就为1.2/0.7%=171公斤.那我们加入同等量的SnAg(97/3.0)合金即可将炉中Cu含量由0.7%降到0.5%.这种方案效果最为明显,但是从锡炉里更换出来的锡就要浪费.成本造成浪费.3.不断加入SnAg(97/3.0)合金.还是以上面为例,锡炉中含0.7%的Cu4.2公斤.不断加入SnAg(97/3.0)合金后,4.2公斤的锡依旧存在,Cu含量仍然为0.7%,但不会增加,通过天天打捞锡渣及保养锡槽,逐渐减少Cu含量,这种方法实效性较强.不会浪费成本, 持续改善性强综合1.3方案,先将炉槽,炉壁上的杂物清理出来,因为Cu的附作力较强,易沾在炉槽 ,炉壁上进行腐蚀,然后结合第1方案进行第一次除铜.然后后续加入SnAg(97/3.0) 对Cu含量进行控制四.无铅焊锡的保养及管控1. 每周对锡进行化验2 .每四小时进行锡渣清理.3. 每月对炉槽,炉壁上的杂物清理 .4.有铅物料不允许过无铅波峰.(Cu超标可以降,Pb 超标只有换锡)。
浅谈铜含量对热风无铅焊料整平可焊性的影响
印制 电路信 息 ２ ０ １ ３ Ｎ ｏ ． １
表２
（ ２ ）对 比现 有 无 铅 锡 炉 除铜 方 法 ， 比重偏 析 法
为 热风 无 铅 焊 料 整 平 除 铜成 本 耗 量 最 低 、 最 安全 、
最常 用方法 。
（ ３ ）实验 证 明锡 炉 内铜 含 量控 制 在 １ ． ０ ％ 以下 为 宜 ，锡 炉 除 铜 后 铜 含 量 需 在 ０ ． ８ ５ ％左 右 ，且 约 生 产 Ｏ ． １ ％，生产过 程 中锡炉 铜离 子变 化趋 势见 图６ ：
作 业 ，每 次 捞 铜 时 间 隔 ３ ０ 分 钟 左 右 ， 待漏 勺 内无 针 状 结 晶 是 停 止 除铜 ，若 需 增 加 除 铜 效 果 继 续 除铜 ， 可 重 复 以上 步 骤 重 新 除铜 一 次 。 除铜 完 毕 可 添 加 纯
ｓ ｎ 焊料 补充 因ｃ ｕ Ｓ ｎ 结晶 体被捞 出而 损 失 的液位 ，此 方 法 可 处 理 一 般 铜 高 的无 铅 焊 料 ，亦 是 最 常 见 热 风 无 铅 焊料整 平 的除铜 法 。 ’
４ ． １ 除铜一次与除铜两次对 比铜含量数据统计
表１
３ ． ２ 稀 释 法
顾 名 思 义 ， 此方 法 是 采 用 添 加 新 锡料 （ 低 铜 的
对 比分 析 ，锡 槽 按 上 述 比重 偏 析 法 除 铜 ，每 次 除铜大 约可 降 低０ ． １ ６ ％，变化 趋 势推移 图见 图５ ：
说 明 ：此 方 法 操 作 较 方便 ， 除铜 也 比较 方 便 彻 底 ，但 相 应 硫 磺 属 易 燃 物 ，操 作 要特 别 小心 ，避 免 锡 炉 起 火 ， 另 外硫 磺 如 不 能 完 全 处 理 干 净彻 底 ，会
无铅喷锡工艺流程及参数
无铅喷锡工艺流程及参数
一、放板
1.板与板之间的间隔距离在 1″以上
二、微蚀
1.NPS 浓度： 60±20g/l
2.H2SO4浓度： 5 ±1ml/l
3.温度： 35 ±10℃
4.速度： 1.5-4.8m/min
三、溢流水洗 : 水洗压力 2.0 ±0.5 kg/cm 2
四、轻擦洗板 : 电流 1.8-3A
五、加压水洗：压力 2.0 ±0.5 kg/cm 2
六、水刀洗：压力 2.0 ±0.5 kg/cm 2
七、八、九、十、十一、
2 加压水洗：压力 2.0 ±0.5 kg/cm
吸干
强风吹干
检查
十二、辘松香
十三、无铅喷锡
1.锡缸温度于 260±5 C
2.锡缸内铜含量控制范围： Cu2+ 1.0%
3.浸锡时间： 2-8 Sec
TINSOURCE TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd
4.风刀压力： 1.5 ±4 kg/cm 2十四、热水洗：温度 65±10℃十五、轻擦洗板：电流 1.8-3
十六、十七、加压水洗：压力 2.0 ±0.5 kg/cm 2 高压水洗：压力4±1 kg/cm 2
十八、清水洗
十九、吸干
二十、强风吹干
二十一、热风吹干：温度80℃
二十二、收板
TINSOURCE TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd。
无铅喷锡炉的除铜法
无铅HASL工艺中最大的麻烦，是设备使用过程中锡槽的沉铜堵塞问题。
在为HASL工艺提供支持期间，Berger一直处理Cemco、Pentagal、Laif和Lantronic等公司的生产设备。
他发现，在所有车间中，问题都是一样的。
随着铜成分的增加，焊料的熔化温度会提高，进而工艺温度也会相应地提高。
Berger的建议是铜成分的目标水平应该在0.9%左右。
最近的学术研究报告也支持Berger所提出的建议，对锡铜合金焊料来说，0.9%比传统上认为的0.7%更接近实际（见图1）。
他认为，在Balver Zinn近年来对客户HASL 锡槽进行的5,600次分析中，铜成分的高斯曲线峰值只是略高于这一水平，与此表现得出奇地一致(见图2)。
控制锡槽中铜成分的方法HASL工艺的典型工作温度范围约为265～275°C，根据Berger的经验，这个温度范围可以用于几乎所有实际生产的层压板。
在这个温度下，即使是CEM1，也没有分层劣化的问题。
但是，要求的工艺温度的确随着锡槽中铜成分的升高而提高。
例如，对于锡铜镍合金(SN100CL)，如果铜成分比最优值1.2%高出0.3%，那么焊接温度必须提高到285°C。
如果锡槽中铜含量达到了这种水平，可以通过以下两种方式之一使其降到0.9%左右：选择1：加入不含铜的焊料合金，降低锡槽中铜的含量。
选择2：使用所谓的“冻干”方法。
在锡铅共晶焊料(63%锡/37%铅) 温度降至大约190°C时（约比183°C熔点温度高7°C），熔解中的锡铜金属间化合物(Cu6Sn5)会“冻干”。
在高密度含铅焊料中，这种金属间化合物一般会漂浮在熔融焊料的表面，可以使用漏勺撇出。
无铅工艺下的除铜对无铅焊接，情况略有不同，但仍可使用这种“冻干” 方法。
由于无铅焊料的密度约比锡铅共熔焊料低10%，因此，锡铜金属间化合物不是漂浮在表面而会沉到锡槽底部。
然而，通过使用专门设计的漏勺，也可以从锡槽底部捞出金属间化合物；但是，这时靠的是感觉而不是视觉。
镀锡铜线脱锡工艺
3.1.3就其鍍層材料可分為
1、裸銅線
2、鍍錫銅線
3、鍍鉛錫銅線
4、鍍銀銅線
5、鍍鎳銅線
3.2銅線之性質
3.2.1銅線之電氣特性
銅線之電氣特性主要是導電率，或直流電阻。在一般金屬材料中，
銅導電率僅次於銀，假設以銅為基准，即銅之導電率為100%時，
其他主要金屬之導電率如下：
21.95
2.6
97% up
3.348
100% up
3.248
軟銅線經過加工，如伸拉、彎曲、扭紋、壓縮、軋輾均會改變其結晶而變硬，導電率也隨之變化。故在加工制造銅導體時，特別是銅絞線，壓縮線均需要十分注意其加工變化，以免電阻不合格，由於此一原因，常以選用不同之銅條線材及軟化程度來克服。
3.2.2銅線之物理性質
3.3銅材之（銅條、銅線）選用
電線用銅線大部分由8.0mmØ銅條伸拉而來，而銅條之制造方法有很多，如
1、DipForming： 浸著成型法
2、SCRSystem： 輪轉鑄軋法
3、Up Ward System： 上引成型法
4、連續模鑄法：模鑄成型法
5、銅錠軋延法：傳統軋延法
6、其他
1及3方式系在密閉之真空爐內進行熔融，ystem類似之方式亦很多，可統稱之為SCR銅條，目前以1、2、3三種方式之銅條最多。以上銅條在制程中，影響品質因素甚多，如電銅板之品級（純度、表面雜質、含氧量等）熔鑄條件，軋延條件，造成各種等級不同之銅條，一般產銅條之廠家多半以下列品檢項目來分級
銀109%鐵17.27%金70.8%
錫15%鋁61.2%鎳25.1%
一般硬銅線之導電率較軟線為低，如下表
硬 銅 線
軟 銅 線
波峰焊锡炉铜超标解决方法
锡炉的物理除铜〔降温除铜〕过程：1.将波峰通道从锡炉中卸下。
2.将锡炉温度设置成280~300℃℃℃时，停止打捞〔需要时，重复2、3、4项〕。
注意事项：1.280~300℃降至195℃℃时，可观察到锡面点、絮状的晶核产生。
随温度的进一步降低，晶核不断聚集增大，逐步形成松针状的CUSN结晶体。
3.195~190℃的时间约20分钟〔因锡炉容量而异〕，打捞期间要快速有序。
4.打捞时漏勺要逐片捞取，切勿搅拌〔结晶体受震动极易解体〕。
5.打捞时漏勺提出锡面时要轻缓，要让熔融焊料尽量返回炉内。
6.CUSN结晶体性硬、易脆断，小心扎手！化学分析结果：两份取样〔脆性体〕，铜含量分别为17WT%和22WT%。
补充说明：1.铜含量较CU6SN5低，是由于样品中的焊料无法别离的结果。
2.锡炉铜含量达0.25WT%时，凝固后的洁净锡面就可以观察到CU6SN5的结晶体〔位置一般靠近结构件〕。
波峰焊锡炉铜超标解决方法a. 焊料氧化问题。
无论何种焊料，与空气接触后都会产生一定程度的氧化。
按照热力学的原理，氧化物的标准生成自由能数值越低，该金属就越容易氧化。
Sn 比 Pb 更易氧化，同时无铅焊结使用更高的温度，因此无铅焊料的氧化量会大大超过有铅焊料，一般认为会产生 2.4 倍的锡渣。
因此，防氧化措施及清渣工作将有所不同。
现在有力锋LF-280推出锡渣复原机，通过物理式复原方式，超过 70%的回收能力，为企业节省了一定的费用。
b. 铜的溶解问题。
无论是线材、电子元件或焊盘上的铜均会不断溶解到锡炉中，在使用有铅焊料时，在锡炉中会形成 Cu6Sn5金属间化合物，其密度比 Sn-37Pb 小，故可用“比重法”捞铜工艺来解决铜含量超标问题。
但在使用无铅焊料时，虽然含铜的无铅焊料会抑制外部的铜元素向其溶解的速度，但并不能根本防止这种现象，困难的是所形成的 Cu6Sn5金属间化合物其密度比 Sn-0.7Cu 比重小，所以会沉入锡炉底部无法清除。
锡炉的物理除铜
锡炉的物理除铜锡炉的物理除铜(降温除铜) 过程:1、将波峰通道从锡炉中卸下。
2、将锡炉温度设置成280~300℃,升温,同时去除锡面浮渣。
3、当温度达到设置温度时,关闭加热器电源,自然降温。
4、自然降温至195℃左右时,开始打捞铜锡合金结晶体。
5、低于190℃时,停止打捞(需要时,重复2、3、4项)。
注意事项:1、280~300℃降至195℃的时间约1、5小时(因锡炉容量而异)。
2、约220℃时,可观察到锡面点、絮状的晶核产生。
随温度的进一步降低,晶核不断聚集增大,逐步形成松针状的CUSN结晶体。
3、195~190℃的时间约20分钟(因锡炉容量而异),打捞期间要快速有序。
4、打捞时漏勺要逐片捞取,切勿搅拌(结晶体受震动极易解体)。
5、打捞时漏勺提出锡面时要轻缓,要让熔融焊料尽量返回炉内。
6、CUSN结晶体性硬、易脆断,小心扎手！化学分析结果:两份取样(脆性体),铜含量分别为17WT%与22WT%。
补充说明:1、铜含量较CU6SN5低,就是由于样品中的焊料无法分离的结果。
2、锡炉铜含量达0、25WT%时,凝固后的洁净锡面就可以观察到CU6SN5的结晶体(位置一般靠近结构件)。
波峰焊锡炉铜超标解决方法a、焊料氧化问题。
无论何种焊料,与空气接触后都会产生一定程度的氧化。
按照热力学的原理,氧化物的标准生成自由能数值越低,该金属就越容易氧化。
Sn 比Pb 更易氧化,同时无铅焊结使用更高的温度,因此无铅焊料的氧化量会大大超过有铅焊料,一般认为会产生2、4 倍的锡渣。
因此,防氧化措施及清渣工作将有所不同。
现在有力锋LF-280推出锡渣还原机,通过物理式还原方式,超过70%的回收能力,为企业节省了一定的费用。
b、铜的溶解问题。
无论就是线材、电子元件或焊盘上的铜均会不断溶解到锡炉中,在使用有铅焊料时,在锡炉中会形成Cu6Sn5金属间化合物,其密度比Sn-37Pb 小,故可用“比重法”捞铜工艺来解决铜含量超标问题。
无铅喷锡Sn-CU-Ti除铜制程说明
无铅喷锡Sn-Tu-Ti除铜制程说明一、前言众所周知，欧盟、日本及美国的环保禁令关于无铅PCB以及下游的制程中的产品，铅、镉、汞、六价铬的含量指标有了明确的规定，时间从2006年7月1日起开始执行（详细的见欧盟的ROHS指令内容）。
为了达到ROHS指令的内容要求，在PCB制程中的表面处理部份也在进行了无铅化，其中无铅喷锡处理表面制程为无铅表面处理的一个重要的形式，而其中的无铅喷锡中的除铜制程工艺尤为关键。
二、无铅喷锡除铜说明1.除铜的原因在有铅及目前的无铅喷锡制程中，除铜工艺是必须的，在无铅锡的合金中，铜在一定的比例含量中铜的含量为0.7%（wt%），在锡-银合金中铜的含量为0.5%（wt%）最为合适。
如果铜的含量在合金中增加，也相应增加了无铅喷锡操作难度，但在喷锡的制板过程中，铜的含量随着制板量的增加而增加，在增加到一定的铜含量以后，就必须进行除铜降低的铜在锡槽中的含量，才能有效地进行生产得到合格的产品。
2.除铜的原理一般地，目前无铅喷锡的除铜方法有物理除铜和化学除铜两种。
考虑到化学除铜的不稳定因素影响，因此我们采取物理除铜的方式进行。
物理除铜对于有铅喷锡和无铅喷锡制程来说本质是一样的，但方式截然不同，因为形成铜晶的锡铜合金分析出为高铜含量的晶体，铜晶密度为7.3g/cm3，有铅锡（63/37）的密度7.6g/ cm3，无铅锡的密度为7.2g/ cm3。
因此在有铅锡中的铜晶是浮在表面，可以用漏匙即可捞出；相比之下，无铅锡中的铜晶的密度比母液的密度稍大，因此，铜晶是下沉或稍微悬浮在槽的下方，造成除铜的不方便。
在Sn-Tu-Ti合金体系中，我司针对铜晶的物理特性，通过对铜晶析出增加相应的催化剂，使铜晶的“聚合力”增加，静止状态下析出增加，使除铜的效率增加。
3.除铜的工艺要求无铅喷锡的物理除铜工艺中，由于无铅喷锡自身的工艺时间不长，也只有三年多时间，在工艺上、操作上、执行上有待完善的地方，特别是除铜工艺，有待更好的研究及摸索。
波峰焊锡炉铜超标解决方法
波峰焊锡炉铜超标解决方法锡炉的物理除铜（降温除铜）过程：1.将波峰通道从锡炉中卸下。
2.将锡炉温度设置成280~300℃，升温，同时去除锡面浮渣。
3.当温度达到设置温度时，关闭加热器电源，自然降温。
4.自然降温至195℃左右时，开始打捞铜锡合金结晶体。
5.低于190℃时，停止打捞（需要时，重复2、3、4项）。
注意事项：1.280~300℃降至195℃的时间约1.5小时（因锡炉容量而异）。
2.约220℃时，可观察到锡面点、絮状的晶核产生。
随温度的进一步降低，晶核不断聚集增大，逐步形成松针状的CUSN结晶体。
3.195~190℃的时间约20分钟（因锡炉容量而异），打捞期间要快速有序。
4.打捞时漏勺要逐片捞取，切勿搅拌（结晶体受震动极易解体）。
5.打捞时漏勺提出锡面时要轻缓，要让熔融焊料尽量返回炉内。
6.CUSN结晶体性硬、易脆断，小心扎手！化学分析结果：两份取样（脆性体），铜含量分别为17WT%和22WT%。
补充说明：1.铜含量较CU6SN5低，是由于样品中的焊料无法分离的结果。
2.锡炉铜含量达0.25WT%时，凝固后的洁净锡面就可以观察到CU6SN5的结晶体（位置一般靠近结构件）。
波峰焊锡炉铜超标解决方法a. 焊料氧化问题。
无论何种焊料，与空气接触后都会产生一定程度的氧化。
按照热力学的原理，氧化物的标准生成自由能数值越低，该金属就越容易氧化。
Sn 比 Pb 更易氧化，同时无铅焊结使用更高的温度，因此无铅焊料的氧化量会大大超过有铅焊料，一般认为会产生 2.4 倍的锡渣。
因此，防氧化措施及清渣工作将有所不同。
现在有力锋LF-280推出锡渣还原机，通过物理式还原方式，超过 70%的回收能力，为企业节省了一定的费用。
b. 铜的溶解问题。
无论是线材、电子元件或焊盘上的铜均会不断溶解到锡炉中，在使用有铅焊料时，在锡炉中会形成 Cu6Sn5金属间化合物，其密度比 Sn-37Pb 小，故可用“比重法”捞铜工艺来解决铜含量超标问题。
波峰焊锡炉铜超标解决方法
波峰焊锡炉铜超标解决方法锡炉的物理除铜（降温除铜）过程：1.将波峰通道从锡炉中卸下。
2.将锡炉温度设置成280~300℃，升温，同时去除锡面浮渣。
3.当温度达到设置温度时，关闭加热器电源，自然降温。
4.自然降温至195℃左右时，开始打捞铜锡合金结晶体。
5.低于190℃时，停止打捞（需要时，重复2、3、4项）。
注意事项：1.280~300℃降至195℃的时间约1.5小时（因锡炉容量而异）。
2.约220℃时，可观察到锡面点、絮状的晶核产生。
随温度的进一步降低，晶核不断聚集增大，逐步形成松针状的CUSN结晶体。
3.195~190℃的时间约20分钟（因锡炉容量而异），打捞期间要快速有序。
4.打捞时漏勺要逐片捞取，切勿搅拌（结晶体受震动极易解体）。
5.打捞时漏勺提出锡面时要轻缓，要让熔融焊料尽量返回炉内。
6.CUSN结晶体性硬、易脆断，小心扎手！化学分析结果：两份取样（脆性体），铜含量分别为17WT%和22WT%。
补充说明：1.铜含量较CU6SN5低，是由于样品中的焊料无法分离的结果。
2.锡炉铜含量达0.25WT%时，凝固后的洁净锡面就可以观察到CU6SN5的结晶体（位置一般靠近结构件）。
波峰焊锡炉铜超标解决方法a. 焊料氧化问题。
无论何种焊料，与空气接触后都会产生一定程度的氧化。
按照热力学的原理，氧化物的标准生成自由能数值越低，该金属就越容易氧化。
Sn 比 Pb 更易氧化，同时无铅焊结使用更高的温度，因此无铅焊料的氧化量会大大超过有铅焊料，一般认为会产生 2.4 倍的锡渣。
因此，防氧化措施及清渣工作将有所不同。
现在有力锋LF-280推出锡渣还原机，通过物理式还原方式，超过 70%的回收能力，为企业节省了一定的费用。
b. 铜的溶解问题。
无论是线材、电子元件或焊盘上的铜均会不断溶解到锡炉中，在使用有铅焊料时，在锡炉中会形成 Cu6Sn5金属间化合物，其密度比 Sn-37Pb 小，故可用“比重法”捞铜工艺来解决铜含量超标问题。
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无铅HASL工艺中最大的麻烦，是设备使用过程中锡槽的沉铜堵塞问
题。
在为HASL工艺提供支持期间，Berger一直处理Cemco、Pentagal、Laif和Lantronic等公司的生产设备。
他发现，在所有车间中，问题都是
一样的。
随着铜成分的增加，焊料的熔化温度会提高，进而工艺温度
也会相应地提高。
Berger的建议是铜成分的目标水平应该在0.9%左右。
最近的学术研究报告也支持Berger所提出的建议，对锡铜合金焊料来
说，0.9%比传统上认为的0.7%更接近实际（见图1）。
他认为，在Balver Zinn近年来对客户HASL 锡槽进行的5,600次分析中，铜成分的高斯曲线峰值只是略高于这一水平，与此表现得出奇地一致(见图2)。
控制锡槽中铜成分的方法
HASL工艺的典型工作温度范围约为265～275°C，根据Berger的经验，这个温度范围可以用于几乎所有实际生产的层压板。
在这个温度下，即
使是CEM1，也没有分层劣化的问题。
但是，要求的工艺温度的确随着
锡槽中铜成分的升高而提高。
例如，对于锡铜镍合金(SN100CL)，如果
铜成分比最优值1.2%高出0.3%，那么焊接温度必须提高到285°C。
如果锡槽中铜含量达到了这种水平，可以通过以下两种方式之一使其降到
0.9%左右：
选择1：加入不含铜的焊料合金，降低锡槽中铜的含量。
选择2：使用所谓的“冻干”方法。
在锡铅共晶焊料(63%锡/37%铅) 温度
降至大约190°C时（约比183°C熔点温度高7°C），熔解中的锡铜金属间化合物(Cu6Sn5)会“冻干”。
在高密度含铅焊料中，这种金属间化合物一
般会漂浮在熔融焊料的表面，可以使用漏勺撇出。
无铅工艺下的除铜
对无铅焊接，情况略有不同，但仍可使用这种“冻干” 方法。
由于无铅
焊料的密度约比锡铅共熔焊料低10%，因此，锡铜金属间化合物不是
漂浮在表面而会沉到锡槽底部。
然而，通过使用专门设计的漏勺，也
可以从锡槽底部捞出金属间化合物；但是，这时靠的是感觉而不是视觉。
Berger把这种方法称为“清除井里的沙子”。
为了对锡铜镍合金
(SN100CL)除铜，他建议把温度降低到大约235°C(约比熔点温度高8°C) ，允许锡槽停工至少两个小时，最好是一整夜。
这时，大部分合金仍
处于熔化状态，可以使用适当设计的工具，从锡槽的底部捞出沉淀的
金属间化合物(见图3)。
这个过程一直持续到再不能捞出任何沉淀的金
属间化合物为止。
通过这种方式，锡槽的铜成分可以降低到大约0.9%，锡槽恢复到最优
的工艺温度。
根据生产线处理层压板的区域状况，可能必须每天或每
周进行一次这种去铜工艺。
方式2的优势是材料的成本非常低。
根据Berger的锡槽分析记录，锡槽中的成分更加稳定(见图4)。
合金成分分析是关键
在进行任何去铜工序前，应对正确获得的样本进行化学分析，确定锡槽中的焊料成分，以便知道开始时的状态。
在锡槽去铜后恢复到正常工艺温度时，还应进行抽样分析。
PCB制造商有权要求焊料供应商提供这种免费分析服务。
如果化学分析经常出错，很难获得所要求的数据以改善锡槽管理工艺。
在讨论铜成分管理中，还有一个助焊剂的问题。
Berger认为，如果锡槽中的铜含量太高，助焊剂起不到太大的实际作用。
当然，选择合适的助焊剂的确很重要，我们将在今后的文章中加以讨论。