热分析-STA 无铅焊锡含磷量之耐热性的评估

无铅焊锡含磷量之耐热性的评估

1. 介绍
有害物质控制指令RoHS在全球扩展，使用无铅焊料比例已逐渐增加。然而，无铅焊料具有较高的熔融温度，焊接必须在高温下进行。这么一来促进了锡的氧化，削弱接头连接的强度。
焊料的组成需考虑包括可操作性、力学性能和成本等各种材质特性，不过，关键的是要研究组成时所造成的氧化反应差异，藉此考虑工作条件。
在这里简短的说明如何使用热重/差热差分析仪（TG / DTA）来衡量添加剂对无铅焊锡耐热性的影响。

2. 测量
样品是Sn-3Ag-0.5Cu焊锡焊料，填加不同程度氧化磷（磷含量：0、25、50ppm）。
使用TG / DTA 6200测量，测量条件为如下；
样品重量：10毫克，
气氛：空气，
温度范围：室温至450℃，20℃/min。
在上述条件下，含磷50ppm的样品加热一小时，在260℃之前被测量出来。

3. 结果
图1显示了不同磷含量的Sn-3Ag-0.5Cu焊锡其TG/DTA分析结果。测量了所有样本，DTA曲线磷熔融峰在216℃。无磷样品在融化后立即显示一个放热峰（246℃），同一温度区域TG曲线显示重量增加，这个放热反应表明焊料氧化，导致重量增加。

若样品有添加磷会抑制氧化放热反应，这种表示磷有镇压氧化作用的功能。此外，由DTA曲线的放热反应的差异显示氧化和重量增加，样品中50ppm磷比用25ppm的样品，更有效地压制这些反应。
 
图2显示了磷含量50ppm的焊接试样，使用TG/DTA加热1小时，在260℃分析结果。熔融峰没有改变，这表示焊接温度为260℃时不会改变焊料的性质。此外，没有融化后放热反应，这表明磷抑制氧化作用是持久的。
 
4. 总结
在这简单的说明一下，TG/DTA是用来测量无铅焊锡内不同的磷含量。结果证实放热峰的存在及由于氧化使重量增加。因为TG及DTA测量同时进行，因此可以在简短的时间内很容易地评估无铅焊料的添加剂多寡其耐热性造成差异的及其氧化作用，这种能力使得TG/DTA成为调查焊接温度和氧化降解之间关系的有效工具。