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錫的基本物理化學特性

錫的基本物理化學特性

錫是銀白色有光澤的金屬,常溫下耐氧化性好,暴露地在空氣仍能保持光澤度,其密度為7.298g/cm3(15℃),熔點232,是一種質地軟, 延展性好的低熔點金屬。
一.錫的相變現象
相變是指在固體狀態下,由於原子排列發生變化而產生相變(同素異構轉變)的現象
錫的相變點為13.2℃。高於相變點溫度時是色B-Sn,呈體心(正)立方晶格,富有延展性;低於相變點溫度時變成粉末狀、灰色 a-Sn,呈金剛石型晶格的金相結構,B-Sn的度為7.298g/cm3(15℃),a-Sn的密度為5.77g/cm3(1℃),發生相變時體積會加26%左右。低溫錫的相變將導致釺料變脆,強度兒乎消失。在-40℃附近相變速度*快,當溫度低下-50℃時,金屬錫變為粉末狀的灰錫。傳說在俄國的沙皇時代,其軍大衣的紐扣曾用錫鑄造,可是,在一個嚴寒的條天,發現這些紐扣不翼麵飛,在相應的地方隻留下一灘灘灰色的粉末。其實這就是相變造成的。因此,純錫不能用於電子組裝。
錫的相變現象除了與溫度有關,還與錫的純度有關。因此,添加0.1%-0.5%的銻和鉍元素就可以有效防止這種相變的發生,防止a-Sn的形成。


二.錫的化學性

1.錫在大氣中有較好的抗腐蝕性,不容易失去光澤,不受水、氧氣,二氧化的作用。
2.錫能抗有機酸的腐蝕,對中性物質來說,有較高的抗腐蝕性的。
3.錫是一兩性金屬,能與強酸和強堿起化學反,不能抗氯、碘、苛性鈉、苛性堿等物質的腐蝕,因此,對於那些在酸性、堿性、鹽霧環境使用的組裝板,需要三防塗覆保護焊點。

三.液態錫的氧化性
錫在固態時不易化,然而在熔化狀態極易氧化,生成黑色的氧化錫,氧化反應的速度與溫度和液態焊料的流動性有關,溫度越高,流動速度越快,氧化速度也快,如波峰焊時,在機械泵的攪拌下,加強了氧化物的生成,大部分以錫渣的形式出現在錫槽的表麵,嚴重時會堵塞波峰出口,大量黒色SnO粉末的生成會導致焊料性能惡化、變質,嚴重時整個焊料均會報廢。另外在一些高活性助焊劑的作用下,還會生成大量白爭粉末狀SnO2殘渣,這些白色和黑色的殘渣與SN混在一起, 造成出渣量上升,增加波峰焊的成本。
    Sn-Pb共晶焊料中Sn的含量為63%,波峰焊高溫氧化問題已經很嚴重,無鉛波峰焊由於Sn的含量達95%以上,如果采用Sn-Cu合金,Sn的含量達99%以上,焊接溫度比Sn-Pb共晶焊料提高30度,因此液態焊料高溫氧化問題更加嚴重。
錫基焊料的防氧化措施如下
1.加入防氧油。
2.使活性炭類的固體防氧化劑。
3.使用防氧化焊料。防氧化焊料是在錫鉛合金中添加少量的金屬粉末,來提高
焊料的防氧化性能。日前使用較多是加入微量稀有金屬末改善錫鉛焊料的防氧化性能,焊接工藝性如潤濕性不會受影響。
4.采用N2保護。


四.浸析現象

浸入液態焊料中的固體金屬會產生溶解,生產中將這種現象稱為浸析現象,或溶蝕現象,俗稱“被吃”。金、銀、銅等金屬元素在液態錫基焊料中均有較高的溶解速度。
影響浸析的因素主要有被焊金屬合金元素與焊料合金元素之間的親和力和互溶性、焊料有溫度、流動速度等、溫度上升,溶解速度增大;焊料流動速度增大,溶解速度也增大。
在生產中應正確調節焊接的時間和溫度,特別是在波峰焊中,以避免過量的銅溶於焊料中(PCB焊盤、引腳均為銅)。應經常監測焊料中銅的含量,一旦超標,應急時**過量的銅錫合金。
回流焊時也可能發生浸析現象。例如,在焊接厚膜電路和銀-鈀合金端電極和片式元件時也會出現析象,銀-鈀電極中的銀會溶解到錫基焊料中,焊後造成端子頭脫落,俗稱脫帽現象。回流焊遇到銀-鈀合金端電極的片式元件時,使有Ag焊料,一般在Sn-Pb焊料中添加2%左右的Ag可以減輕浸析現,這是由於在錫基焊中有了一定濃和Ag,這樣可以減慢膜端頭中Ag在熔融錫基焊料中的溶解速度。

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