銅表面的氧化層
發布時間:2012/10/6 21:44:10 訪問次數:7010
在元素周期FZH195表中,銅是過渡性元素,具有密度大、導電和導熱性良好的特點,但銅表面在大氣中易氧化,它的氧化物有黑色的氧化銅Cu0(+2價銅)和暗紅色的氧化亞銅Cu20(+1價銅)。通常氧化了的PCB焊盤表面呈現暗紅色,故一般認為它的表面氧化物應以Cu20為主。通常+1價銅的化合物大都難溶于水,因此氧化亞銅對焊接有較大的危害。
銅表面在室溫下形成lOnm厚的氧化層大約需要90天,隨著時間增長,氧化層還會繼續增厚,如圖6.2所示。
銅在高溫時氧化速度就會明顯加速,例如,銅在106℃時僅16h就可以形成lOnm的厚度。銅在電子行業是經常用到的材料,特別是PCB的導條。通常在PCB制造后應及時將導條保護起來,特別是焊盤部分不僅用各種方法保護,而且規定在一定時間內要將PCB用完,其根本的原因就在于銅表面易氧化而影響到它的可焊性。
此外,PCB加工過程中表面的銅層在腐蝕介質,如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04體系中,以及濕熱環境里將加速生成Cu20,并有可能會生成鉻酸鹽膜(鈍化膜),這種鈍化膜不易去除干猙,一旦去除不干凈就會顯著影響PCB的可焊性,這種現象在生產中會經常發生,因此PCB制造商在PCB生產過程中應徹底漂洗及烘干PCB,以保證PCB的可焊性。
錫/鉛在元素周期表中排列均是第Ⅳ類主族元素,Ⅳ元素又稱為碳族元素,但因錫/鉛排列在碳族元素的末端,故呈現金屬元素的特征。碳族元素價電子層構型為NS2NP2,即錫為6S26P2,鉛為6S26P2,它們能夠形成+2價和+4價的化合物,故錫/鉛有MO和M02兩類氧化物。錫在200℃以下的空氣中氧化,這兩種氧化物都存在。其中Sn0呈黑色,Sn02呈白色,故元器件放久了引腳會發黑;在焊接過程中,由于助焊劑的作用有時會生成4價的錫鉛化合物。
相對于銅來說,錫的氧化層的生長要慢得多,通常按對數規律呈緩慢上升趨勢,新生錫表面氧化層一周后僅為2nm,一年后3nm。在高溫下錫氧化會明顯加快,例如200℃時Sn02生長速度是100℃時生長速度的兩倍,200℃下24h后在鍍錫的銅導線上氧化層厚度可達30nm。此外,在水和水蒸汽中會更明顯地促進氧化層的生長,見表6.2。
在元素周期FZH195表中,銅是過渡性元素,具有密度大、導電和導熱性良好的特點,但銅表面在大氣中易氧化,它的氧化物有黑色的氧化銅Cu0(+2價銅)和暗紅色的氧化亞銅Cu20(+1價銅)。通常氧化了的PCB焊盤表面呈現暗紅色,故一般認為它的表面氧化物應以Cu20為主。通常+1價銅的化合物大都難溶于水,因此氧化亞銅對焊接有較大的危害。
銅表面在室溫下形成lOnm厚的氧化層大約需要90天,隨著時間增長,氧化層還會繼續增厚,如圖6.2所示。
銅在高溫時氧化速度就會明顯加速,例如,銅在106℃時僅16h就可以形成lOnm的厚度。銅在電子行業是經常用到的材料,特別是PCB的導條。通常在PCB制造后應及時將導條保護起來,特別是焊盤部分不僅用各種方法保護,而且規定在一定時間內要將PCB用完,其根本的原因就在于銅表面易氧化而影響到它的可焊性。
此外,PCB加工過程中表面的銅層在腐蝕介質,如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04體系中,以及濕熱環境里將加速生成Cu20,并有可能會生成鉻酸鹽膜(鈍化膜),這種鈍化膜不易去除干猙,一旦去除不干凈就會顯著影響PCB的可焊性,這種現象在生產中會經常發生,因此PCB制造商在PCB生產過程中應徹底漂洗及烘干PCB,以保證PCB的可焊性。
錫/鉛在元素周期表中排列均是第Ⅳ類主族元素,Ⅳ元素又稱為碳族元素,但因錫/鉛排列在碳族元素的末端,故呈現金屬元素的特征。碳族元素價電子層構型為NS2NP2,即錫為6S26P2,鉛為6S26P2,它們能夠形成+2價和+4價的化合物,故錫/鉛有MO和M02兩類氧化物。錫在200℃以下的空氣中氧化,這兩種氧化物都存在。其中Sn0呈黑色,Sn02呈白色,故元器件放久了引腳會發黑;在焊接過程中,由于助焊劑的作用有時會生成4價的錫鉛化合物。
相對于銅來說,錫的氧化層的生長要慢得多,通常按對數規律呈緩慢上升趨勢,新生錫表面氧化層一周后僅為2nm,一年后3nm。在高溫下錫氧化會明顯加快,例如200℃時Sn02生長速度是100℃時生長速度的兩倍,200℃下24h后在鍍錫的銅導線上氧化層厚度可達30nm。此外,在水和水蒸汽中會更明顯地促進氧化層的生長,見表6.2。
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