电子焊接材料环保简介

1、电子焊接材料环保简介 目 录一、目前世界对六大有害物质限制禁用情况 1. 六大有害物质对人体的危害 2. 六大有害物质限制使用情况 二、无铅焊料 1. 概况 2. 无铅焊料分类 3. 无铅焊料与Sn-Pb比优缺点 4. 无铅焊料的使用 1三、无铅焊料助焊剂 1. 助焊剂的作用 2. 无铅焊料助焊剂 3. 助焊剂的环保要求 4. 助焊剂的选择 四、清洗剂 1. 破坏臭氧层物质（ODS）清洗剂 2.易挥发的有机化合物（Voc）清洗剂 3. 水基清洗剂 2一、目前全世界对六大有害物质有限制禁用情况1六大有害质及对人体的危害（1） 六大有害物质：铅、镉、汞、六价铬、聚澳联苯 （PBB）、聚澳二笨醚（P

2、BDE）（2） 对人体的危害32六大有害物质限制使用情况 （1）欧盟制定了限制使用六大有害物质的指令： 指令规定停止使用六大有害物质的时间为：2006年7月1 日，在这个时间以前逐步限制使用。 欧盟指令限定指标： 镉：100PPM； 铅：1000PPM； 汞：1000PPM； 六价铬：1000PPM； PBB、PBDE：1000PPM。 4（2）美国： 国家没有制定限制六大有害物质的文件，有些大的公司，像IBM认为欧盟的限定时间太快，提出异议，但欧盟不改变限定日期。美国也只能跟随欧盟的限定，各大公司提出了自己的限定使用要求，我们了解到的有Dell公司。Dell的产品要求：铅： a).电气连接:

3、（焊锡、触点、引脚等）目前不做要求，2006年6月1日要求小于1000PPM； b).金属部件：钢合金3500PPM，铝合金4000PPM, 铜合金4000PPM； 5c). 所有线材部件外部绝缘层300PPM； d). 塑胶部件300PPM； e). 玻璃及陶瓷（显像管玻璃和电子零件除外）1000PPM； f). 油漆、墨水、颜料、涂料（所有部件）100PPM； g). 显示器产品包装材料100PPM； h). 其它应用场合 1000PPM。 镉、汞、六价铬、PBB和PBDE的要求与欧盟指令同步。 6（3）日本： 国家没有统一的限定六大有害物质的文件，但日本 对限定铅的禁用比其他国家都积极，

4、他们提出2004年 底焊料全部无铅。各大公司都制定了自己的限定规划， Sony公司，制定了禁用六大有害物质的标准，并与SGS 公司ITS公司签定了测试六大有害物质的合同，规定了 测试方法和仪器，目前国内很多电子厂家都要求出据 SGS、ITS公司的六大有害物质测试报告，原因就是起 源于Sony公司。其实国内很多大的分析测试单位都具 备分析测试能力，有些比SGS、ITS中国代理公司还强， 但由于Sony没有找这些公司签定合同，所以很多电子 厂家认为，国内分析单位的报告不可靠。 7 目前我们了解Sony对六大有害物质的限制规定，Sony 公司制定了本公司的环保标准（SS-00259）在这个标准的 第

5、3版本中，表4.2环境管理物质的主要对象和禁止供货时 期。（附件1） 规定了六大有害物质的禁用规定： a).镉 2005年1月1日开始要求以下材料不含镉： 开关、继电器，等电接点；温度保险丝的可熔体；玻璃及玻璃涂料的颜料、染料，荧光显示器的荧光体，光导电池，玻璃料电阻，焊锡（镉含量20PPM）。其他要求见附件1。 b).铅 1）2004年底前：零件脚镀层无铅（铅含量100PPM） 焊锡无铅（铅含量1000PPM） 8 2）2005年1月1日：所有零部件和外部全部无铅（铅含 量 100PPM） 3）其他的无铅要求见（附件1） c).汞 2005年1月1日开始，小型日光灯，每支的含量 5mg以下，

6、其他场合禁止使用汞。d).六价铬 2005年1月1日开始，电镀防锈处理；含颜料的墨水、 涂料产品禁止含六价铬 。e). PBB、PBDE的禁用情况见附件1。 9（4）中国： 电子信息产业部2003年7月21日在北京召开了有毒害物质替代研讨会，通过了电子信息产业部制定的电子信息产品污染防治管理办法，规定六大有毒害物质禁用时间与欧盟同步，即2006年7月1日，具体限定指标现在还没有定下来。 （5）目前检测六大有害物质的限定值要求：（Sony提示） 限用物质 限定值要求 镉 5PPM 铅 100PPM 汞 1000PPM 六价铬 1000PPM PBB、PBDE 1000PPM 10二、无铅焊料 1

7、.概述 使用无铅焊料，1992年美国国会就提出在电子行业 组装中禁止使用含铅物质。日本对无铅焊料的响应最 积极，日本电子工业发展协会和日本焊接协会于1999年 到2000年实施为期两年的无铅焊料研究开发计划，投资 经费3.4亿元。日本电子工业协会于1998年决定，主动 在电子组装中除铅，目标是2002年50%电子产品达无铅， 2004年完全无铅，同时要求各大公司也要制定出自己的计划。 *松下电器公司1998年10月开始应用Sn-Ag-Bi-In焊料， NEC1998年度，开始使用Sn-Ag-Cu系列焊料，1999年10月又应用了利用焊剂改良了Sn-Zn-Bi系列的润湿性。 11 *日立从199

8、9年开始用Sn-Ag-Cu系列焊料。 * Sony 2000年使用了Sn-Ag-Bi-Cu系列焊料。 * 欧盟要求成员国确保从2006年7月1日起，投放于市场的新电子和电气设备不包含铅、汞、镉、六价铬、PBB和PBDE六种有害物质。这一指令在世界范围内引起了广泛反响，全球无铅电子组装已经是不可逆转的发展趋势。 由于日本在无铅焊料上行动的早，目前在技术专利方面 和商品化的产品方面都居世界前列，这也是日本电子产品超前无铅化的原因。 122.无铅焊料的类别 目前世界范围内已开发出的无铅焊料合金种类繁多，根据合金成分，大体上分为Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn，Sn-Bi，Sn-In等类别。 人们对

9、无铅焊性能的评价基准是基于传统Sn-Pb钎料的 性能。要求无铅焊料的性能，尽可能的接近Sn-Pb焊料， 并且价格不能太高。 13（1）Sn-Zn系列焊料的缺点一是在无铅焊料中润湿性最差， 二是容易氧化。必须在氮气保护下进行回流焊和波峰焊， 氮气保护的目的，是为了防止Sn-Zn焊料氧化，降低焊的 表面张力，提高润湿力。有的公司想利用助焊剂改善Sn-Zn焊料的润湿性，现在还没有取得显著的效果。 （2）Sn-Cu，共晶点温度较高，倒如Sn0.7Cu共晶点227， 焊接温度接近280，现有的原件和设备，有点承受不了 这么高的温度，另外焊点桥联，元器件引脚中的铜向焊料 中溶解会改变钎料的成分和熔点，使波

10、峰焊工艺参数不稳 定。但由于它价格便宜的制作，机械性能好 ，对杂质元 素敏感度低，等优点得到一些公司的应用。Sn-Cu中加入 稀土元素可以改善性能，日本开发一种产品SN100C(Sn0.7CuNi)。14（3）Sn-Ag系列： 有优异的力学性能和抗蠕变疲劳特性。 Sn3.5Ag共晶 温度221，使用温度较高，银含量超过3.5%，容易脆化引 起龟裂，在Sn-Ag中添加Cu可以降低焊料的熔点，增加焊 料的润湿力，提高机械强度。因此，Sn-Ag-Cu得到普遍应 用，是目前用的最多的无铅焊料。各个国家都推出了自己 的产品，美国倾向于Sn-3.9Ag-0.6Cu，欧洲倾向于Sn-3.8Ag- 0.7Cu

11、，日本倾向于Sn-3Ag-0.5Cu和 Sn-3.5Ag-0.7Cu。实际 应用的产品：（收集到的）（见下表） 15（4）Sn-Bi，Sn-In系列 这种系列的产品熔点远远低于Sn-Pb，但由于Bi增加焊 料的脆性，In价格昂贵，不可作Sn-Pb替代产品，实际应用价值不高。 163.无铅焊料与Sn-Pb比较优缺点： 优点：1.无铅焊是环保焊料； 2.机械性能优越； 缺点：1. 熔点高，焊接温度相应提高； 2. 润湿性差，这是由于无铅焊表面张力高，表面 自由性能高； 3. 价格普遍比含铅焊料贵。 174使用条件： 一般焊接温度设定比熔解温度高出50左右，对不同无铅焊料，可在这个范围内调整，找出工

12、艺适用的最佳温度。 由于焊接温度的提高，预热温度也相应提高，以防止板子的弯曲，和 汽状元件的破裂。 采用合适的助焊剂改善焊料的润湿力，提高可焊性， 对一些易氧化的无铅焊料合金例如Sn-Zn，为防止焊料浮 渣生成，加合适的抗氧化剂、还原剂，在设备可采用N2 保护波峰焊，设计合适的焊料喷口。 18三、焊剂 1.助焊剂的作用 （1）去除被焊金属表面的氧化物和污染物，为了使焊料 在被焊金属表面上润湿，必须去除被焊金属表面的氧 化物和污染物，使其表面清洁。 （2）在焊接加热过程中防止再氧化，金属表面，随着温 度上升，氧化加剧，助焊剂在金属表面形成一层薄薄 的覆盖层，隔绝了空气与金属面的接触，起到在加热

13、过程中防止氧化的作用。 （3 ）降低焊料的表面张力 无铅焊料的表面张力较高，助焊剂可降低焊料的表面 张力，增加焊料的流动性，提高润湿力，使可焊性加 强。 192无铅焊料助焊剂 由于无铅焊料性能与Sn-Pb有很大差异，所以必须研制适合无铅焊料的焊剂。 （1）无铅焊料助焊剂的要求： a).无铅焊的焊接温度高，要求助焊剂的添加剂必须 适合无铅焊料的焊接温度。 b).要考虑无铅焊料合金的性质，无铅焊料助焊剂不 能使无铅焊料产生氧化 。 c).因为无铅焊料比Sn-Pb焊料的润湿能力差，无铅焊 料助焊剂帮助无铅焊料润湿能力要强。 e).无铅焊料助焊剂必须符合环保的要求。这一点非 常重要，无铅焊料是因为环保

14、的要求采用的，如 果用的助焊剂达不到环保要求，结果还是达不到 环保要求 。20（2）环保型无铅焊料助焊剂 目前使用的有机溶剂（异丙醇）助焊剂，不属于欧盟提议禁用的物质。相对来说是环保的，但是助焊剂中的液剂属挥发有机化合物（VOC）。 VOC散发到空气中，对地表臭氧层有破坏作用，对人体有一定有害作用，也属于逐步禁用的物质，美国对VOC的禁用非常积极，并研制出了非VOC的助焊剂和非VOC的清洗剂。像美国RF公司，比利时的Inteflux公司都有产品出售。 日本在无VOC的助焊剂开发方面行动较慢，还没见 有无VOC的产品面市。虽然没有限定在助焊剂中禁用 VOC的具体时间表，但无VOC的无铅焊料助焊剂

15、是助焊剂发展的必然趋势。 21 我们公司经过几年的研究，研制出了无VOC的无铅焊料助焊剂，申请了专利已公布，专利申请号：02134993.2，在中国专利信息网上可查到。这种产品在福清冠捷，珠海松下，汤姆逊公司配合无铅焊料使用都通过，焊接效果不错，可焊性达到要求，板面残留少，电性能可靠。 现在很多厂家试用无铅焊料都希望采用无VOC的无铅焊料助焊剂，考虑到环保一步到位。 3目前无铅焊料助焊剂的种类及特性：（1）种类： 从无铅焊料助焊剂使用的溶剂分，含VOC的 无铅焊料助焊剂；无VOC的无铅焊料助焊剂两大类。 22（2）特点： a) 含VOC的无铅焊料助焊剂为了达到降低无铅焊料表面 张力增加润湿力的要求，固含都较高，日本的产品 固含都在12-14%左右，Rf的含VOC的无铅焊料助焊 剂固含8-11%，残留物中等，活性分级达到L0级。 b) 不含VOC无铅焊料助焊剂，固含较低，板面残留物少， 酸价较高。 Rf的产品，固含5-8%，酸值39.02.0，活性分级 L0 -M0级，焊后板面残留少，电性能好，我们公司的 产品，固含4-6%，酸值38.05.0，焊后残留物少，电 性能好，活性分级L0 -M0级。 234助焊剂的选择： （1）如果选用的无铅焊料润湿特别差，选用含VOC的助焊 剂较合适，因为这类助焊剂降低表面张力的能力比较 强，能增强焊料的润湿性，提高可焊性。