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铜表面的氧化层

发布时间:2012/10/6 21:44:10 访问次数:6691

    在元素周期FZH195表中,铜是过渡性元素,具有密度大、导电和导热性良好的特点,但铜表面在大气中易氧化,它的氧化物有黑色的氧化铜Cu0(+2价铜)和暗红色的氧化亚铜Cu20(+1价铜)。通常氧化了的PCB焊盘表面呈现暗红色,故一般认为它的表面氧化物应以Cu20为主。通常+1价铜的化合物大都难溶于水,因此氧化亚铜对焊接有较大的危害。

               
    铜表面在室温下形成lOnm厚的氧化层大约需要90天,随着时间增长,氧化层还会继续增厚,如图6.2所示。
    铜在高温时氧化速度就会明显加速,例如,铜在106℃时仅16h就可以形成lOnm的厚度。铜在电子行业是经常用到的材料,特别是PCB的导条。通常在PCB制造后应及时将导条保护起来,特别是焊盘部分不仅用各种方法保护,而且规定在一定时间内要将PCB用完,其根本的原因就在于铜表面易氧化而影响到它的可焊性。
    此外,PCB加工过程中表面的铜层在腐蚀介质,如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04体系中,以及湿热环境里将加速生成Cu20,并有可能会生成铬酸盐膜(钝化膜),这种钝化膜不易去除干狰,一旦去除不干净就会显著影响PCB的可焊性,这种现象在生产中会经常发生,因此PCB制造商在PCB生产过程中应彻底漂洗及烘干PCB,以保证PCB的可焊性。
    锡/铅在元素周期表中排列均是第Ⅳ类主族元素,Ⅳ元素又称为碳族元素,但因锡/铅排列在碳族元素的末端,故呈现金属元素的特征。碳族元素价电子层构型为NS2NP2,即锡为6S26P2,铅为6S26P2,它们能够形成+2价和+4价的化合物,故锡/铅有MO和M02两类氧化物。锡在200℃以下的空气中氧化,这两种氧化物都存在。其中Sn0呈黑色,Sn02呈白色,故元器件放久了引脚会发黑;在焊接过程中,由于助焊剂的作用有时会生成4价的锡铅化合物。
    相对于铜来说,锡的氧化层的生长要慢得多,通常按对数规律呈缓慢上升趋势,新生锡表面氧化层一周后仅为2nm,一年后3nm。在高温下锡氧化会明显加快,例如200℃时Sn02生长速度是100℃时生长速度的两倍,200℃下24h后在镀锡的铜导线上氧化层厚度可达30nm。此外,在水和水蒸汽中会更明显地促进氧化层的生长,见表6.2。

    在元素周期FZH195表中,铜是过渡性元素,具有密度大、导电和导热性良好的特点,但铜表面在大气中易氧化,它的氧化物有黑色的氧化铜Cu0(+2价铜)和暗红色的氧化亚铜Cu20(+1价铜)。通常氧化了的PCB焊盘表面呈现暗红色,故一般认为它的表面氧化物应以Cu20为主。通常+1价铜的化合物大都难溶于水,因此氧化亚铜对焊接有较大的危害。

               
    铜表面在室温下形成lOnm厚的氧化层大约需要90天,随着时间增长,氧化层还会继续增厚,如图6.2所示。
    铜在高温时氧化速度就会明显加速,例如,铜在106℃时仅16h就可以形成lOnm的厚度。铜在电子行业是经常用到的材料,特别是PCB的导条。通常在PCB制造后应及时将导条保护起来,特别是焊盘部分不仅用各种方法保护,而且规定在一定时间内要将PCB用完,其根本的原因就在于铜表面易氧化而影响到它的可焊性。
    此外,PCB加工过程中表面的铜层在腐蚀介质,如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04体系中,以及湿热环境里将加速生成Cu20,并有可能会生成铬酸盐膜(钝化膜),这种钝化膜不易去除干狰,一旦去除不干净就会显著影响PCB的可焊性,这种现象在生产中会经常发生,因此PCB制造商在PCB生产过程中应彻底漂洗及烘干PCB,以保证PCB的可焊性。
    锡/铅在元素周期表中排列均是第Ⅳ类主族元素,Ⅳ元素又称为碳族元素,但因锡/铅排列在碳族元素的末端,故呈现金属元素的特征。碳族元素价电子层构型为NS2NP2,即锡为6S26P2,铅为6S26P2,它们能够形成+2价和+4价的化合物,故锡/铅有MO和M02两类氧化物。锡在200℃以下的空气中氧化,这两种氧化物都存在。其中Sn0呈黑色,Sn02呈白色,故元器件放久了引脚会发黑;在焊接过程中,由于助焊剂的作用有时会生成4价的锡铅化合物。
    相对于铜来说,锡的氧化层的生长要慢得多,通常按对数规律呈缓慢上升趋势,新生锡表面氧化层一周后仅为2nm,一年后3nm。在高温下锡氧化会明显加快,例如200℃时Sn02生长速度是100℃时生长速度的两倍,200℃下24h后在镀锡的铜导线上氧化层厚度可达30nm。此外,在水和水蒸汽中会更明显地促进氧化层的生长,见表6.2。

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