大錫爐錫渣產(chǎn)生原理及減少錫渣的方法

大錫爐產(chǎn)生錫渣的原理及減少錫渣的方法Siyong2009/5/11初稿大錫爐產(chǎn)生錫渣的原理錫渣：為液態(tài)焊錫與空氣中的氧氣反應(yīng)所生成的金屬氧化物和在過板時(shí)助焊劑中的松香及清潔時(shí)生成的松香酸銅浮於液態(tài)焊錫外表以及各個(gè)原料物質(zhì)的微量元素所組成的混合物?，F(xiàn)在分別闡述錫渣中各物質(zhì)的具體來歷：錫渣中金屬氧化物的來歷：目前，廠內(nèi)大錫爐使用之焊錫有2種：SAC305＆SC07，使用之焊錫，金屬成份為：錫，銀，銅。由元素活動(dòng)順序表可知：錫排在H之前，在常溫度下即可同空氣中的氧氣反應(yīng)微弱，生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物，在液態(tài)下其氧化速度更快：錫＋氧氣→氧化錫〔黑色〕〔常溫下微弱氧化及液態(tài)下急快速氧化〕銅雖排在H之後，其常溫下很難與氧氣反應(yīng)或是在某一條件下反應(yīng)緩慢，但銅在液態(tài)下也能進(jìn)行氧化：銅＋氧氣→氧化銅〔黑色〕〔常溫下非常緩慢及液態(tài)下緩慢進(jìn)行〕銀雖比銅更難氧化，但它與空氣中的硫元素能發(fā)生反應(yīng)，生成硫化銀：銀＋硫元素→硫化銀〔黑色〕〔在有硫元素存在的環(huán)境中—空氣中含有硫元素〕〔常溫下非常緩慢及液態(tài)下緩慢進(jìn)行〕錫渣中松香的來歷：助焊劑錫渣中松香酸銅的來歷助焊劑在過預(yù)熱時(shí)，低沸點(diǎn)的溶劑〔醇類〕被蒸發(fā)掉，由呈粘狀的松香膜繼續(xù)包裹pcb外表形成活性劑的載體和保護(hù)膜，當(dāng)溫度＞70度後松香酸被釋放出來，活性物質(zhì)逐漸趨於活化溫度，進(jìn)行pcbpad的清潔〔除渣滓及氧化物〕，於此生成松香酸銅，過錫波時(shí)，局部松香酸銅被錫波帶走，成為錫渣的一局部。其它渣滓：所有的物質(zhì)都是不純的，其或多或少參有別的渣滓，此渣滓也稱微量元素。以上敘述了錫渣中各物質(zhì)的來歷，但我們必須清晰地知道：在沒有助焊劑參與的情況下，錫渣為金屬氧化物，也就是說在沒有過板的情況下，錫渣為金屬氧化物；在助焊劑參與的情況下，主要為松香，松香酸銅和金屬氧化物。下面接合錫槽的結(jié)構(gòu)來談?wù)勫a渣各成份產(chǎn)生的區(qū)域。錫槽從上往下看〔此方法看到的圖稱為下視圖〕，圖形簡(jiǎn)化如下：錫槽結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生錫渣的地方主要有2個(gè)，一為錫波馬達(dá)處，二為錫槽噴口處。在靜態(tài)時(shí)，液態(tài)焊錫外表會(huì)被氧化生成一層灰色的薄膜，此薄膜會(huì)大力減緩空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化焊錫，所以焊錫在靜態(tài)時(shí)，只會(huì)生成一層灰色的氧化物薄膜。在動(dòng)態(tài)時(shí)，也就是在錫波馬達(dá)的轉(zhuǎn)棒局部置於錫波中，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因轉(zhuǎn)棒不夠光滑，轉(zhuǎn)棒會(huì)給與接觸它的焊錫外力，就會(huì)帶動(dòng)其周邊的錫波轉(zhuǎn)動(dòng)，並且離轉(zhuǎn)棒越近，錫波轉(zhuǎn)動(dòng)越快，因錫波的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氧化薄膜被撕裂，在撕裂處的焊錫會(huì)迅速的氧化，如此下去，氧化物不斷的生成，錫渣就越來越多。產(chǎn)生錫渣很多的另外一個(gè)地方就是噴口。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其泵就會(huì)抽取液態(tài)焊錫並在噴口處噴出。在不過板時(shí)，噴出的焊錫會(huì)在其外表生成一層金屬氧化物，焊錫回流到錫槽中時(shí)，因金屬氧化物不與焊錫相容且密度比焊錫小，錫渣就會(huì)漂浮在液態(tài)焊錫上，形成錫渣，因焊錫不斷往外流，氧化物不端的生成又不斷地漂浮在固定的局部區(qū)域，形成錫渣堆積；當(dāng)過板時(shí)，助焊劑(松香及松香酸銅)會(huì)保護(hù)焊錫，形成保護(hù)膜，此保護(hù)膜隨錫波的流動(dòng)會(huì)進(jìn)入到錫槽中，又因?yàn)樗上闩c松香酸銅不溶於焊錫且密度比焊錫小，它們就會(huì)漂浮在焊錫上，形成錫渣，隨著過板的進(jìn)行，此局部錫渣也會(huì)不斷的堆積。錫槽噴口馬達(dá)錫槽噴口馬達(dá)錫渣產(chǎn)生處錫渣產(chǎn)生處錫渣產(chǎn)生處錫渣產(chǎn)生處結(jié)論：焊錫在靜態(tài)下會(huì)產(chǎn)生一層灰色的氧化物，此氧化物能起保護(hù)作用，阻止焊錫進(jìn)一步被氧化；當(dāng)焊錫有相對(duì)移動(dòng)時(shí)〔相對(duì)錫槽本體〕，焊錫會(huì)不斷地生成氧化物薄膜，並不斷地堆積。焊錫同空氣接觸就會(huì)產(chǎn)生錫渣，當(dāng)焊錫與錫槽有相對(duì)移動(dòng)時(shí)錫渣就會(huì)不斷的產(chǎn)生。二.減少錫渣的方法：由前面錫渣產(chǎn)生的原理可以知道，在靜態(tài)下所生成的那層灰色的氧化物保護(hù)膜無論從本錢方便及使用性來看都沒有必要用方法進(jìn)行處理。下面將討論如何減少馬達(dá)處和噴口處的錫渣。減少馬達(dá)處的錫渣的理論方法：因馬達(dá)必須運(yùn)轉(zhuǎn)才能滿足噴錫完成焊接，所以馬達(dá)處的焊錫必定存在相對(duì)移動(dòng)〔馬達(dá)轉(zhuǎn)棒不夠光滑，當(dāng)足夠光滑時(shí)，馬達(dá)棒轉(zhuǎn)動(dòng)就不會(huì)待動(dòng)錫波轉(zhuǎn)動(dòng)〕，也就必定存在產(chǎn)生錫渣的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)由錫渣產(chǎn)生的原理可知道，有液態(tài)的焊錫和氧氣就會(huì)產(chǎn)生錫渣，液態(tài)的焊錫是完成焊錫的必備條碼，所以不可或缺，固要想減少此處的錫渣就是減少有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的焊錫同氧氣的接觸面積。為了推導(dǎo)出錫波馬達(dá)處的錫渣量與哪些因數(shù)有關(guān)，現(xiàn)做如下設(shè)定：1〕.錫波馬達(dá)的轉(zhuǎn)棒半徑為R；2〕.錫波轉(zhuǎn)速為N；3〕.因錫波外表張力導(dǎo)致焊錫下陷最外點(diǎn)與轉(zhuǎn)棒的距離為L2；4〕.被馬達(dá)帶動(dòng)的錫波最外點(diǎn)與因錫波外表張力導(dǎo)致焊錫下陷最外點(diǎn)的距離為L1；5〕.距離馬達(dá)最近點(diǎn)錫渣產(chǎn)生量為H；6〕.一個(gè)截面的錫渣量為M1。於是有：H＝K1*N，L1＝K2*N，其中K1＆K2為系數(shù)根據(jù)以上設(shè)定，繪制簡(jiǎn)圖如下：由圖可知：圖中紅色區(qū)域的面積為截面所產(chǎn)生的錫渣量M1於是不難得出：M1＝2*其中，K3為系數(shù)，L2取決於焊錫自身，L1取決於轉(zhuǎn)速N，那麼整個(gè)區(qū)域得錫渣量M可表達(dá)成如下等式：M＝＝〔2*〕dθ其中k＝π因此處只找關(guān)係式，由以上可有：M＝K4*N2＋K5*〔R＋L2〕*N＋K6*R*L2＋K7*L22其中K4，K5，K6，K7為系數(shù)，L2是焊錫自身的特性，不會(huì)改善，R為馬達(dá)轉(zhuǎn)棒半徑，N為馬達(dá)轉(zhuǎn)速。於是得到相關(guān)結(jié)論：1〕.在空氣和轉(zhuǎn)棒處的焊錫接觸的情況下〔轉(zhuǎn)棒不夠光滑〕：錫渣量M＝M＝K4*N2＋K5*〔R＋L2〕*N＋K6*R*L2＋K7*L22此情況下要想減少錫渣，可以通過減小馬達(dá)轉(zhuǎn)棒的半徑和減小馬達(dá)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。2〕在空氣和轉(zhuǎn)棒處的焊錫不接觸的情況下〔轉(zhuǎn)棒不夠光滑〕設(shè)定馬達(dá)轉(zhuǎn)棒直徑為D，轉(zhuǎn)速為N，產(chǎn)生的錫渣為M，因沒有氧氣的參與，不存在氧化的情況有：M≒03〕在空氣和轉(zhuǎn)棒處的焊錫不接觸和接觸的情況下〔轉(zhuǎn)棒足夠光滑〕當(dāng)轉(zhuǎn)棒足夠光滑時(shí)，轉(zhuǎn)棒在旋轉(zhuǎn)時(shí)就不會(huì)給焊錫力，焊錫就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有：M≒0將上面的理論方法整理成表，如下可得可行性方案：2.減少噴口處的錫渣的理論方法：錫波打開後，錫波從噴口的前後擋板流出，設(shè)定以錫波前後流出的地方為分水嶺，從分水嶺到錫槽液面來看，前擋板錫波液面與空氣的接觸面積為A，後擋板錫波液面與空氣接觸的面積為B，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為N，在焊錫液面高度固定的情況下，馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快，錫波高度越高，其接觸面積A和B越大，同時(shí)因錫波高度越高，錫波下流的速度越快，產(chǎn)生錫渣的速率越快，那麼其產(chǎn)生的錫渣量M有如下等式：M＝η*〔A＋B〕*N〔η為系數(shù)〕同時(shí)：〔A＋B〕αN〔α：相關(guān)於符號(hào)，表示A＋B與N相關(guān)〕上面等式說明，錫波轉(zhuǎn)速越大，錫渣產(chǎn)生就多，同時(shí)錫波與空氣接觸面積越大錫渣也越多。所以要想減少錫波噴口處的錫渣，方法如下：1〕.減小馬達(dá)轉(zhuǎn)速N；減小了接觸面積和焊錫氧化速率；2〕.減少空氣同錫波的接觸液面〔A＋B〕值得一提的是，在清潔錫槽噴口時(shí)，除了清潔噴口頂部外，還要清潔側(cè)面，要求在錫波流動(dòng)時(shí)側(cè)面流動(dòng)的錫波沒有紋波。同時(shí)錫波液面也要很好的管控，最理想的情況是讓自動(dòng)加錫功能發(fā)揮作用。結(jié)論：在不增加本錢的情況下現(xiàn)行減少錫渣的