Лужение меди

Цели и применение лужения меди

• Гарантия безупречной паяемости — Оксид меди препятствует смачиванию поверхности жидкими припоями. Слой олова выступает идеальным промежуточным мостом. Полуженные медные контакты легко и быстро паяются с применением щадящих, некоррозионноактивных канифольных флюсов (класса RMA или No-Clean). Это критически важно при автоматизированном поверхностном монтаже (SMD) электроники, где агрессивные кислоты недопустимы.
• Снижение и стабилизация переходного сопротивления — В силовых электроустановках медные шины часто соединяются болтовыми стяжками. Образующийся со временем оксид меди является сильным диэлектриком, что приводит к локальному перегреву контактов и риску пожара. Оксидная же пленка олова очень тонкая и хрупкая; при затяжке болта она легко продавливается, обеспечивая стабильный газонепроницаемый электрический контакт "металл-металл".
• Предотвращение гальванической коррозии — При прямом контакте меди с алюминием (например, в распределительных щитах) возникает мощная гальваническая пара, приводящая к быстрому разрушению алюминия. Лужение медной шины выступает нейтральным разделительным барьером, позволяя безопасно коммутировать медные и алюминиевые проводники.
• Защита от сероводорода и агрессивных сред — В условиях химических производств, очистных сооружений или целлюлозно-бумажных комбинатов медь стремительно корродирует под воздействием сернистых газов. Плотное оловянное покрытие химически устойчиво к соединениям серы и надежно герметизирует медную основу.

Специфика лужения меди: рост интерметаллидов и вискеров

• Формирование интерметаллических соединений (ИМС) — Сразу после контакта олова с медью (даже при комнатной температуре) между ними начинается реакция диффузии. Образуются два слоя хрупких интерметаллидов: $\epsilon$-фаза ($Cu_3Sn$) непосредственно возле меди и $\eta$-фаза ($Cu_6Sn_5$) ближе к олову. Со временем эти слои растут, физически "высасывая" свободное олово из защитного покрытия.
• Риск потери паяемости — Сами по себе интерметаллиды меди и олова не поддаются пайке обычными флюсами. Если нанесенный слой гальванического олова был слишком тонким (например, 2-3 мкм), то через год хранения на складе весь этот слой превратится в непаяемый интерметаллид. Поэтому для медных деталей, предназначенных под пайку, минимальная толщина оловянного покрытия должна составлять не менее 6–9 мкм. Для тонкого иммерсионного олова срок годности плат ограничен 6-ю месяцами.
• Рост вискеров (Оловянных усов) — Неравномерный рост узлов интерметаллида $Cu_6Sn_5$ создаёт колоссальные внутренние сжимающие напряжения в слое чистого олова. Пытаясь сбросить напряжение, олово выдавливается наружу в виде тончайших монокристаллических игл (вискеров). В плотном электронном монтаже эти токопроводящие нити могут вызвать короткое замыкание. Решение: Для критически ответственной электроники (космос, авиация) чистое лужение меди заменяют на сплав олово-свинец (ПОС) ИЛИ наносят между медью и оловом барьерный слой гальванического никеля толщиной 1,5 - 2 мкм, который полностью блокирует диффузию меди и останавливает рост усов.

Этапы лужения меди

• Входной контроль и механическая подготовка — Осмотр медных шин и деталей на отсутствие глубоких царапин, забоин и заусенцев. При необходимости производится шлифовка швов, вибрационная галтовка или пескоструйная обработка для придания равномерной матовости. Скругление острых кромок (во избежание избыточного нароста гальваники на углах из-за краевого эффекта).
• Химическое обезжиривание — Выварка деталей в щелочном растворе при температуре 60-80 °C. Обеспечивает омыление органических жиров и удаление толстых слоев консервационных масел и СОЖ, оставшихся после штамповки или фрезеровки меди.
• Электрохимическое обезжиривание — Тонкая и агрессивная очистка в щелочном электролите под воздействием электрического тока. Бурное выделение микропузырьков газа (водорода или кислорода) работает как нано-щётка, физически отрывая от медной поверхности въевшиеся молекулы загрязнений.
• Микротравление (Специфический этап для меди) — Кратковременная обработка в растворе персульфата натрия. Этот этап бережно растворяет 1-2 микрона верхнего слоя меди, удаляя вдавленные оксиды и создавая развитую микрошероховатость. Это многократно увеличивает площадь контакта и обеспечивает "мертвую" адгезию покрытия к подложке.
• Декапирование — Погружение в 10% раствор серной или метансульфоновой кислоты. Активирует медную поверхность, снимая остаточные тончайшие окислы, образовавшиеся при переносе детали из предыдущей ванны на воздухе.
• Нанесение барьерного слоя (Опционально) — При высоких требованиях к надежности (или при рабочих температурах изделия выше 100 °C) деталь загружается в ванну никелирования для формирования защитного барьера (1,5 - 3 мкм), блокирующего рост интерметаллидов.
• Основное осаждение (Лужение) — При гальванике: Погружение в ванну электролита. Подача строго рассчитанного тока (обычно 1-2 А/дм²). При горячем методе: Нанесение активного флюса и кратковременное погружение в тигель с расплавленным оловом (260 °C) с последующим стряхиванием капель на центрифуге.
• Нейтрализация и защита от потускнения — Обработка олуженных деталей в специальном слабом щелочном или антиоксидантном растворе. Это удаляет агрессивные остатки кислот из микропор покрытия и предотвращает быстрое пожелтение олова на воздухе.
• Сушка и контроль (ОТК) — Сушка горячим воздухом. Строгий инструментальный контроль: выборочный замер толщины рентгенофлуоресцентным (XRF) спектрометром, визуальный осмотр под микроскопом на отсутствие проплешин (деветинга) и дендритов, проверка паяемости и испытание адгезии методом многократного изгиба или термоудара (250 °C).

Доставка готовых деталей и оплата заказа