焊料浸槽中铜含量的控制方法.pdf

发明的简要说明

本发明曾研究解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种控制
方法，将铜密度控制在适当范围内，还不需要更换槽中的焊料。

当广泛使用的镀铜印刷板和有铜引线的组件进行浸焊操作时，由
于铜的浸出，槽中熔融焊料的铜密度升高。由于认识到不可能防止这
种现象，于是我们得出，通过稀释铜含量有效地控制铜密度是最好的
可能办法。

在含有作为其主要组成铜的焊料合金中，例如，往无铅焊料基本
组成的锡-铜低共熔合金中加入少量镍，可生产锡-铜-镍基合金，从
而改善可焊接性。这种焊料溶解时，它具有极佳的可流动性，在大量
电子线路板装配中还具有高浸焊操作性能。这种焊料几乎不架桥、无
孔隙、焊料连接完全、焊料无尖状、毛刺等，而这些问题在大批量生
产中始终存在。但是，根据槽的生产量，槽中熔融焊料的铜密度有很
大增加。铜浸出产生了具有高熔点的、在预定操作温度下不能溶解的
锡-铜中间化合物。我们观察到该合金粘在待焊接物体上，因此降低
了焊接质量。溶于锡中的铜量随温度而改变。因为铜的熔点高达1083
℃，甚至稍微增加铜也会导致焊料熔点显著增加。我们曾研究连续进
行焊接操作而不增加焊料中铜密度的方法，并研制了下述方法。

当观察到含有锡、镍和铜作为其主要组成的槽中的熔融焊料的铜
密度增加时，可补充含有至少锡和镍和完全无任何铜或其铜含量的铜
密度低于槽中起始熔融焊料的铜密度的合金。当将约0.5％铜和约
0.05％镍与余量为锡的无铅焊料加入槽中时，可补充含有至少约
0.05％镍和余量为锡的合金，或含有至少约0.05％镍和余量为包括
小于0.5％铜的锡的合金，以通过补充铜保持良好的焊接状态。

在另一个实例中，将约0.8％铜、约3.5％银和约0.05％镍以及
余量为锡的无铅焊料加入到焊料槽中，可补充含有至少约3.5％银、
约0.05％镍和余量为锡的合金，或补充含有至少约3.5％银、约0.05
％镍以及余量为包括小于0.8％铜的锡的合金以保持良好的焊接状
态。

由于待补充的合金(下面“补充的合金”)完全不含任何的铜或其
密度低于补充合金前的熔融焊料合金密度的铜含量，补充的合金溶解
于槽时，槽中的铜被稀释了。尽管以补充焊料形式加入铜不是必需
的，但铜密度增加速率比预料的低时，这取决于焊料槽中的温度条
件，可加入少量铜可能更好。焊料可能例如因具有透孔的印刷电路板
被大量消耗。在这样的情况下，可预料补充完全没有任何铜含量的合
金会过量降低铜含量，因此，补充含有少量铜的合金是优选的。

在槽中无铅焊料包括锡、铜以及镍。本发明不限于此。只要槽中
焊料合金至少包括铜，就可以应用本发明。槽中焊料合金包括改善润
湿性或抗氧化的元素时也可以应用本发明。为此，银、铋、铟、磷、
锗等可能包括在焊料合金中。这也意味落在本发明的范围内。

考虑到槽中熔融焊料的消耗、液态温度、每块印刷电路板的焊料
消耗等，可确定补充焊料的量。在许多情况下，铜密度增加与印刷电
路板的产量是线性相关的。连续检测槽中熔融焊料的水平。当焊料量
降低到预定水平以下时，就补充焊料。补充焊料块的形状包括，但不
限于焊料棒或焊丝。因为如已经所讨论的，铜密度增加与印刷电路板
的产量是线性相关的，可以补充预定重量的焊料，以满足预定的印刷
电路板的产量。另外，在预定时间内进行焊料的补充。这些方法任选
地可以结合使用。

以最佳的控制达到解决因铜密度升高所涉及的各种问题时，含有
锡、铜和镍作为主要组成的熔融焊料的铜密度在熔融焊料温度为约
255℃时优选地保持小于0.85重量％。0.85重量％密度目标值不是
严格的值，而是近似值，取决于液态温度的偏移而有一余量。但是，
超过0.90重量％，焊料连接变坏，从这个意义上讲，铜密度目标值
可保持为0.85重量％。

通过上述方法控制的浸焊槽生产印刷电路板的设备可基本上避
免加入被认为是毒性金属的铅。该设备在生产期间不污染加工的环
境，而且，处理时也没有任何严重的环境问题。