无铅焊接技术的发展现状及未来发展趋势

1、无铅焊接技术的开展现状及未来开展趋势 无铅焊接技术的开展现状及未来开展趋势 【摘要】电子产品生产中传统的焊接材料为锡铅合金，铅属于有毒重金属，对人体健康有害，我国在2003年做出了无铅化生产的相关规定，本文就无铅焊接技术的开展现状以及未来开展趋势来阐述无铅焊接的必然性和紧迫性。 【关键词】无铅焊接；助焊剂；焊接设备 1.引言 铅是一种多亲害性、对人体有毒的物质，主要损害人的神经系统、造血系统、消化系统，铅中毒也是引发白血病、肾病、心脏病、精神异常的重要因素之一。铅毒不仅对水污染，而且对土壤、空气均可产生污染，一旦环境产生严重铅污染，其治理的难度很大、周期甚长、经费支出巨大。电子制造业中大量使用

2、的锡铅合金焊料是污染人类生存环境的重要根源之一。实现电子制造的全面无铅化，以减少环境污染，提升绿色制造竞争能力，以适应国内外市场对绿色电子产品的需求，是我国电子制造业以后势在必行的举措。 2.无铅焊接技术的开展现状 目前，无铅焊料的成分并没有统一的标准，通常是以锡为主体，添加其他金属，近几年来有关无铅焊料的研究工作开展很迅速。目前最常见的无铅焊料，主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi为基体，在其中添加适量的其他金属元素所组成的三元合金和多元合金。现在市场上主要以锡/银/铜合金为主，取代锡/铅焊料的锡/银/铜合金，3种存在不同的配比形式：日本倾向于96.5%锡/3.0%银/0.5%铜，北美

3、更倾向于95.5%锡/3.9%银/0.6%铜，倾向于95.EU5%锡/3.8%银/0.7%铜。IPC推荐的三种焊料合金是：96.5%锡/3.0%银/0.5%铜，95.5%锡/3.8%银/0.7%铜，95.5%锡/4.0%银/0.5%铜。 3.无铅焊接技术未来开展趋势 无铅焊技术主要应用在电子元件组装领域，其存在的形态为焊条、焊丝、焊膏。其应用范围主要在各种电子、电器产品，印制电路板的组装。影响无铅焊接技术的应用的因素很多。要使无铅焊接技术得到广泛应用，还必须从电子组装焊接这个系统工程的角度来解析和研究。 3.1 元器件目前开发已用于电子产品组装的无铅焊料，熔点一般要比有铅焊料高，所以要求元器件

4、耐高温，而且无铅化，即元器件内部连接和引出端也要采用无铅焊料和无铅镀层。尤其塑封器件，耐热力要到达280/5S，与锡/铅元器件相同，使用前按要求对元器件进行预处理，减少焊接过程中缺陷的产生，同时要求元器件端电极材料均为无铅。 3.2 在PCB板方面，无铅焊接要求PCB的根底材料耐更高温度，焊接后不变形，外表镀覆的无铅共晶合金材料与组装焊接用无铅焊料兼容，而且要考虑低本钱。为了适应更高的温度，防止板的变形和铜箔的翘起，以满足无铅焊接的温度特性的要求，制造商多在板的外表涂覆一层有机可焊性保护层OSP，该涂层厚0.20.5um，它在预热区因较高温度而失去活性，在活性区被助焊剂中的酸和溶剂溶解而变成助

5、焊剂的一局部，在回流区挥发掉。 3.3 焊接工艺与设备焊接设备要适应新的焊接温度的要求，例如需要加长预热区或更换新的加热元件。假设采用波峰焊，锡炉内壁、波峰马达等始终与无铅焊料接触的部件，其抗溶蚀能力应比锡铅焊炉中的部件要更高。波峰焊技术是将印制电路板组装件以平面直线运动方式，与熔融的呈波峰状隆起的焊料接触铅焊连接的方法。波峰焊是一种先进的生产工艺，具有焊接质量稳定、生产一致性强、自动化程度高等。 3.4 助焊剂为满足无铅焊料焊接的要求，需要开发新型的氧化复原能力更强和润湿性更好的助焊剂。新开发的助焊剂要与焊接预热温度和焊接温度相匹配，而且要满足环保的要求。迄今为止，实际测试证明，免清洗助焊剂

6、用于无铅焊料焊接效果更好。 3.5 无铅焊接的质量管理。只要满足无铅焊料的温度特性，采用与传统锡铅焊的相同的质量控制方法，那么，无铅焊接的质量和Sn-Pb共晶并没有太大的区别。回路焊接的不良率也没有增加。以感应式充电器为例，其充电性能、温度试验、冷热循环冲击试验、附着力测试、振动试验、吸附试验、潮态试验等效果均十分理想。焊接缺陷统计显示也没有明显差异。唯一要指出一点的手工修理时要注意对焊工进行培训，因为焊接温度翘起和损坏元件，同时，铁烙头更容易氧化，必须定期更换。 4.影响SMT无铅焊技术的几个因素 工艺温度在无铅回流焊接中，无铅焊锡影响工艺温度，因此影响到加热温度曲线。为了以较低的维护停机时

7、间保持机器的清洁，需要一个适当的助焊剂流动管理系统。冷却系统无铅焊接中推荐一个受控的冷却系统，因为一旦炉子具有适当的冷却能力，液化以上的时间，晶粒结构和板子出来的温度都可以界定自然需要更多的室温风扇。而推荐使用的是一个高级的直接空气、完全集成的、排热系统。这个系统设计用于以较低的氮气消耗提供良好的冷却。 助焊剂的选择由于较高的工艺温度，无铅焊接要求与含铅焊锡不同的助焊剂。助焊剂类型决定哪一种预热配置最适合干该工艺。选择一种具有快速变换配置灵活性的波峰焊接机器。预热模块应该容易交换，以找到对每个个别工艺的最正确安排。焊脚和空洞在无铅焊接中，会发生一些特别的缺陷，诸如焊脚开起。焊脚开起的主要原因是合金化合物、铜焊盘、板厚度与材料的温度膨胀系数的不匹配。 5.结束语 我国已成为电子组装业的大国，随着全球经济一体化和我国进入WTO ，禁铅令对我国电子工业形成强大冲击，主要表现在印刷电路板、IC 封装、电机、电子半导体、电讯、家电产业、光学仪器等诸多领域，假设不尽快开发应用新型环保焊接材料，将直接影响电子产品出口和人居环境的改善。目前我们在无铅焊膏的开发应用方面还相当落后，面临日本和欧洲的含铅焊锡禁用政策和国际环保政策，对无铅焊膏的开发应用不仅势在必行，还必须加大开发力度，尽快跨入无铅技术领域，各相关产业在制作工艺上必须相