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无铅制程技术:

一、 为什么要采用无铅工艺? 铅是一种有毒的重金属,人体过量吸收铅会引起中毒,摄入低量的铅则可能对人的智力、神经系统和生殖系统造成影响,全球电子装联行业每年要消耗大约60000吨左右的焊料,而且还在逐年增加,由此形成的含铅盐的工业渣滓严重污染环境,因此减少铅的使用已成为全世界关注的焦点,欧洲、日本许多大公司正在大力加速无铅替代合金的开发,并已规划在2002年开始在电子产品装配中逐步减少铅的使用。到2004年彻底消除。(传统的焊料成份63Sn/37Pb,在目前的电子装联行业,铅被广泛使用)。 二、 无铅替代物的要求: 1、价格:许多厂商都要求价格不能高于63Sn/37Pn,但目前,无铅替代物的成品都比63Sn/37Pb高35%。 2、溶点:大多数厂家要求固相温度最小为150℃,以满足电子设备的工作要求。液相温度则视具体应用而定。 贝斯特全球最奢华3344用焊条:为成功实现贝斯特全球最奢华3344,液相温度应低于265℃。   手工焊用焊锡丝:液相温度应低于烙铁工作温度345℃。   焊膏:液相温度应低于250℃。   3、导电性。 4、导热性好。 5、较小的固液共存范围:大多专家建议此温度范围控制在10℃之内,以便形成良好的焊点,如果合金凝固范围太宽,则有可能发生焊点开裂,使电子产品过早损坏。 6、低毒性:合金成份必须无毒。 7、具有良好的润湿性。 8、良好的物理特性(强度、拉伸、疲痨):合金必须能够提供Sn63/Pb37所能达到的强度和可靠性,而且不会在通过器件上出现突起的角焊缝。 9、生产的可重复性,焊点的一致性:由于电子装配工艺是一种大批量制造工艺,要求其重复性和一致性要保持较高的水平,如果某些合金成份不能在大批量条件下重复制造,或者其熔点在批量生产时由于成份的改变而发生较大的变化,便不能予以考虑。 10、焊点外观:焊点外观应与锡/铅焊料的外观应接近。 11、供货能力。 12、与铅的兼容性:由于短期内不会立刻全面转型为无铅系统,所以铅可能仍会用于PCB焊盘和元件的端子上,焊料中如掺如钻,可能会使焊料合金的熔点降的很低,强度大大降低。 三、 目前常用的几种无铅替代物: 1、 在焊膏中应用的合金:96、5Sn/3、5Ag 熔点为221℃95、5Sn/4、0Ag/0、5Cu 熔点为217℃ 2、在贝斯特全球最奢华3344和手工焊中应用的合金焊料:99、3Sa/0、7Cu 熔点为227℃ (就材料而言,几种新型的焊膏已投放市场,但不能替代现有的铅锡焊料,它们都需要做相应的工艺调整,新型焊膏相对于传统焊膏的主要区别是熔点相对较高,常用无铅焊膏的熔点通常在217℃-225℃)   四、 回流焊的温度曲线: 1、 较高的熔点急剧缩小了工艺窗口,铅锡焊料的熔点是183℃,其完全液化的温度为205℃-215℃,而印刷电路板的极限温度为230℃-240℃,现存的工艺余量为15℃-35℃;常用的无铅焊料的熔点是217℃-220℃,其完全液化温度为225℃-235℃,由于PCB板的板限温度没有改变,工艺余量就缩小到5℃-15℃,如果狭窄的工艺余量要求回流焊炉现具有很高的重复精度,以及具有严密的电路板表示温差。 2、 液化时间加长:传统的有铅焊膏的液化时间为40s-60s;无铅焊膏的液化时间一般为 60s-90s。 以下是两条无铅回流曲线与传统含铅锡膏曲线的差异。 点击浏览下一页 图①是典型的含铅的曲线图。 从图②中可以看出如果保证液化时间以及液化温度就必然会有很高的峰值温度大概260℃,这必然会对PCB板和元件造成热冲击甚至损坏。 解决方法: ①熔锡之前助焊剂的预热温度不变; ②使用2个以上加热温区做焊接温区; ③各独立温度尺寸减小,同时增加加热区数量,便于工艺调整; ④相同生产能力情况不尽量缩短加热区的总体尺寸,以减小氧化; ⑤推荐使用氮气保护工艺(非必要); ⑥设计新型的中间支撑装置,减小由于中间支撑装置而带来的分布偏差变大的问题。
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