無鉛波峰焊和無鉛回流焊的趨勢及要求
作者： 深圳市偉達(dá)科電子設(shè)備有限公司發(fā)表時間：2018/12/6 10:53:32瀏覽量：2733
鉛是一種有毒的重金屬，人體過量吸收會引起中毒，攝入少量則可能對人的生殖、神經(jīng)系統(tǒng)和智力系統(tǒng)造成影響，現(xiàn)在全球電子行業(yè)每年要消耗60000噸左右的焊料，而且這個數(shù)字還在不斷增加，由此造成的含鉛鹽工業(yè)渣滓嚴(yán)重污染環(huán)境，全世界紛紛呼吁減少鉛的使用，走在前列的歐洲、日本的許多大公司正在大力研發(fā)無鉛替代合金，并已實(shí)現(xiàn)在2002年開始電子產(chǎn)品裝配中逐步減少鉛的使用。2004后年徹底消除工業(yè)中鉛的大量使用。（目前在電子行業(yè)中，使用廣泛的鉛是，傳統(tǒng)的焊料成份63Sn/37Pb）。
文本標(biāo)簽：無鉛波峰焊和無鉛回流焊的趨勢及要求
一、無鉛工藝采用的原因，為何要改換無鉛波峰焊、無鉛回流焊設(shè)備？
鉛是一種有毒的重金屬，人體過量吸收會引起中毒，攝入少量則可能對人的生殖、神經(jīng)系統(tǒng)和智力系統(tǒng)造成影響，現(xiàn)在全球電子行業(yè)每年要消耗60000噸左右的焊料，而且這個數(shù)字還在不斷增加，由此造成的含鉛鹽工業(yè)渣滓嚴(yán)重污染環(huán)境，全世界紛紛呼吁減少鉛的使用，走在前列的歐洲、日本的許多大公司正在大力研發(fā)無鉛替代合金，并已實(shí)現(xiàn)在2002年開始電子產(chǎn)品裝配中逐步減少鉛的使用。2004后年徹底消除工業(yè)中鉛的大量使用。（目前在電子行業(yè)中，使用廣泛的鉛是，傳統(tǒng)的焊料成份63Sn/37Pb）。
二、市面上常用的一些無鉛替代物：
1、在波峰焊和回流焊中應(yīng)用的合金焊料：99、3Sa/0、7Cu熔點(diǎn)為227℃
（就材料而言，幾種新型的焊膏已投放市場，但不能替代現(xiàn)有的鉛錫焊料，它們都需要做相應(yīng)的工藝調(diào)整，新型焊膏相對于傳統(tǒng)焊膏的主要區(qū)別是熔點(diǎn)相對較高，常用無鉛波峰焊膏的熔點(diǎn)通常在217℃-225℃）
2、在焊膏中應(yīng)用的合金：96、5Sn/3、5Ag熔點(diǎn)為221℃95、5Sn/4、0Ag/0、5Cu熔點(diǎn)為217℃
三、怎么樣的無鉛替代物才符合要求：
1、導(dǎo)電性。
2、具有良好的潤濕性。
3、導(dǎo)熱性好。
4、較小的固液共存范圍：大多專家建議此溫度范圍控制在10℃之內(nèi)，以便形成良好的焊點(diǎn)。 如果合金凝固范圍太寬，則有可能發(fā)生無鉛波峰焊點(diǎn)開裂，使電子產(chǎn)品過早損壞。
5、供貨能力。
6、生產(chǎn)的可重復(fù)性，焊點(diǎn)的一致性：由于電子裝配工藝是一種大批量制造工藝，要求其重復(fù)性和一致性要保持較高的水平，如果某些合金成份不能在大批量條件下重復(fù)制造，或者其熔點(diǎn)在批量生產(chǎn)時由于成份的改變而發(fā)生較大的變化，便不能予以考慮。
7、焊點(diǎn)外觀：焊點(diǎn)外觀應(yīng)與錫/鉛焊料的外觀應(yīng)接近。
8、與鉛的兼容性：由于短期內(nèi)不會立刻全面轉(zhuǎn)型為無鉛系統(tǒng)，所以鉛可能仍會用于PCB焊盤和元件的端子上，焊料中如摻如鉆，可能會使焊料合金的熔點(diǎn)降的很低，強(qiáng)度大大降低。
9、低毒性：合金成份必須無毒。
10、良好的物理特性（強(qiáng)度、拉伸、疲癆）：合金必須能夠提供Sn63/Pb37所能達(dá)到的強(qiáng)度和可靠性，而且不會在通過器件上出現(xiàn)突起的角焊縫。
11、價格：許多廠商都要求價格不能高于63Sn/37Pn,但目前，無鉛替代物的成品都比63Sn/37Pb高35%。
12、溶點(diǎn)：大多數(shù)廠家要求固相溫度最小為150℃，以滿足電子設(shè)備的工作要求。液相溫度則視具體應(yīng)用而定。
波峰焊用焊條：為成功實(shí)現(xiàn)無鉛波峰焊，液相溫度應(yīng)低于265℃。
手工焊用焊錫絲：液相溫度應(yīng)低于烙鐵工作溫度345℃。
焊膏：液相溫度應(yīng)低于250℃。
四、關(guān)于回流焊的溫度曲線：
1、較高的熔點(diǎn)急劇縮小了工藝窗口，鉛錫焊料的熔點(diǎn)是183℃，其完全液化的溫度為205℃-215℃，而印刷電路板的極限溫度為230℃-240℃，現(xiàn)存的工藝余量為15℃-35℃；常用的無鉛回流焊料的熔點(diǎn)是217℃-220℃，其完全液化溫度為225℃-235℃，由于PCB板的板限溫度沒有改變，工藝余量就縮小到5℃-15℃，如果狹窄的工藝余量要求回流焊爐現(xiàn)具有很高的重復(fù)精度，以及具有嚴(yán)密的電路板表示溫差。
2、液化時間加長：傳統(tǒng)的有鉛焊膏的液化時間為40s-60s；無鉛回流焊膏的液化時間一般為60s-90s。
如果保證液化時間以及液化溫度就必然會有很高的峰值溫度大概260℃，這必然會對PCB板和元件造成熱沖擊甚至損壞。
解決方法：
①相同生產(chǎn)能力情況不盡量縮短加熱區(qū)的總體尺寸，以減小氧化；
②各獨(dú)立溫度尺寸減小，同時增加加熱區(qū)數(shù)量，便于工藝調(diào)整；
③使用2個以上加熱溫區(qū)做焊接溫區(qū)；
④熔錫之前助焊劑的預(yù)熱溫度不變；
⑤設(shè)計新型的中間支撐裝置，減小由于中間支撐裝置而帶來的分布偏差變大的問題。
⑥推薦使用氮?dú)獗Ｗo(hù)工藝（非必要）；
