銅表面的氧化層
發(fā)布時(shí)間:2012/10/6 21:44:10 訪問次數(shù):7043
在元素周期FZH195表中,銅是過渡性元素,具有密度大、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性良好的特點(diǎn),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(jià)銅)和暗紅色的氧化亞銅Cu20(+1價(jià)銅)。通常氧化了的PCB焊盤表面呈現(xiàn)暗紅色,故一般認(rèn)為它的表面氧化物應(yīng)以Cu20為主。通常+1價(jià)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(shí)間增長,氧化層還會繼續(xù)增厚,如圖6.2所示。
銅在高溫時(shí)氧化速度就會明顯加速,例如,銅在106℃時(shí)僅16h就可以形成lOnm的厚度。銅在電子行業(yè)是經(jīng)常用到的材料,特別是PCB的導(dǎo)條。通常在PCB制造后應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)條保護(hù)起來,特別是焊盤部分不僅用各種方法保護(hù),而且規(guī)定在一定時(shí)間內(nèi)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(zhì),如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04體系中,以及濕熱環(huán)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(xiàn)象在生產(chǎn)中會經(jīng)常發(fā)生,因此PCB制造商在PCB生產(chǎn)過程中應(yīng)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(xiàn)金屬元素的特征。碳族元素價(jià)電子層構(gòu)型為NS2NP2,即錫為6S26P2,鉛為6S26P2,它們能夠形成+2價(jià)和+4價(jià)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(fā)黑;在焊接過程中,由于助焊劑的作用有時(shí)會生成4價(jià)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(shù)規(guī)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(shí)Sn02生長速度是100℃時(shí)生長速度的兩倍,200℃下24h后在鍍錫的銅導(dǎo)線上氧化層厚度可達(dá)30nm。此外,在水和水蒸汽中會更明顯地促進(jìn)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(dǎo)電和導(dǎo)熱性良好的特點(diǎn),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(jià)銅)和暗紅色的氧化亞銅Cu20(+1價(jià)銅)。通常氧化了的PCB焊盤表面呈現(xiàn)暗紅色,故一般認(rèn)為它的表面氧化物應(yīng)以Cu20為主。通常+1價(jià)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(shí)間增長,氧化層還會繼續(xù)增厚,如圖6.2所示。
銅在高溫時(shí)氧化速度就會明顯加速,例如,銅在106℃時(shí)僅16h就可以形成lOnm的厚度。銅在電子行業(yè)是經(jīng)常用到的材料,特別是PCB的導(dǎo)條。通常在PCB制造后應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)條保護(hù)起來,特別是焊盤部分不僅用各種方法保護(hù),而且規(guī)定在一定時(shí)間內(nèi)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(zhì),如H202/H204、CuCl2/HCl、Cr03/H2S04體系中,以及濕熱環(huán)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(xiàn)象在生產(chǎn)中會經(jīng)常發(fā)生,因此PCB制造商在PCB生產(chǎn)過程中應(yīng)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(xiàn)金屬元素的特征。碳族元素價(jià)電子層構(gòu)型為NS2NP2,即錫為6S26P2,鉛為6S26P2,它們能夠形成+2價(jià)和+4價(jià)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(fā)黑;在焊接過程中,由于助焊劑的作用有時(shí)會生成4價(jià)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(shù)規(guī)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(shí)Sn02生長速度是100℃時(shí)生長速度的兩倍,200℃下24h后在鍍錫的銅導(dǎo)線上氧化層厚度可達(dá)30nm。此外,在水和水蒸汽中會更明顯地促進(jìn)氧化層的生長,見表6.2。
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