锗的作用研究

 
     一般认为，锗是用于抑制无铅波峰焊中 SN100 合金氧 化物生长和熔渣的形成。最近，我们遇到客户反馈电路测 试的问题：电路测试时发现由于焊点表面氧化严重，探针 无法刺破表层氧化膜，当时认为可能是由于锗的含量低的 缘故。

有一个假定是由于锗的化学活性强于锡，在焊料中作 为被牺牲品替代锡被氧化掉了。锡的氧化物为绝缘体，除 了阻止电信号通过，还导致焊料表面明显发黄。

为了证实这个想法，我们利用 SERA（循序电化学还原 分析法）来测量氧化亚锡、氧化锡薄膜厚度并分析其与锗含量的关系。共测量三种 HASL 锡炉温度、三种锗含量、 回流0-2次等不同组合条件下，焊料表面氧化膜的厚度，冷 却方式为空冷。

首先进行一组不含锗的焊料测试，随后向焊料缸中加 入锗，当锗含量达到上限时，测试此时的氧化膜厚度；接 着向焊料缸中添加 SnCuNi 焊料棒，稀释锗含量，当含量稍 低于锗含量下限时，进行最后一组测试。测试中锗含量分 别为：0ppm、27ppm（低含量）、78ppm（高含量）。测 试的目的是研究不同锗含量对 SN100 焊料表面氧化膜的影 响。不含锗的一组实验结果如下：

经过回流后，几乎所有组合的表面 处理都变黄，氧化物总体厚度随着回流次数增加而增加， 且存在氧化亚锡向氧化锡的转变，这和预料的一致。HASL 锡炉温度对氧化膜影响相对次要。

锗含量增加后对结果的影响， 不同HSAL锡炉温度、回流次数条件下，几乎没有氧化层的 形成和表面变黄现象。

正如前面所提到的，通过向锡炉中添加 SnCuNi 焊料棒 稀释锗含量，直至低于推荐的 40-80ppm 规格范围。在本 研究中，锗含量为 27ppm，HASL 锡炉温度、回流次数对焊料表面氧化膜厚度的影响正如所预料，27ppm时表面氧化膜的厚度正好处在高低两个水平之间。

我们以 275℃ 锡炉温度条件下回流2次的试 验结果为对象，分析了锗含量对氧化膜厚度的影响，最后得出结果，锗对氧化物的形成有着非常显著的 抑制作用。