线路板装配中的无铅工艺应用原则2

线路板装配中的无铅工艺应用原则电子装配对无铅焊料的基本要求无铅焊接装配的基本工艺包括：a.无铅PCB制造工艺；b.在焊锡膏中应用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系统；c.用于波峰焊应用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系统；d.用于手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系统。尽管这些都是可行工艺，但具体实施起来还存在几个大问题，如原料成本仍然高于标准Sn/Pb工艺、对湿润度的限制有所增加、要求在波峰焊工艺中保持惰性空气状态(要有足量氮气)以及可能将回流焊温度升到极限温度范围(235～245℃之间)而提高了对各种元件的热性要求等等。就无铅替代物而言，现在并没有一套获得普遍认可的规范，经过与该领域众多专业人士的多次讨论，我们得出下面一些技术和应用要求：金属价格许多装配厂商都要求无铅合金的价格不能高于63Sn/37Pb，但不幸的是现有的所有无铅替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。在选择无铅焊条和焊锡丝时，金属成本是其中最重要的因素；而在制作焊锡膏时，由于技术成本在总体制造成本中所占比例相对较高，所以对金属的价格还不那么敏感。熔点大多数装配厂家(不是所有)都要求固相温度最小为150℃，以便满足电子设备的工作温度要求,最高液相温度则视具体应用而定。波峰焊用焊条：为了成功实施波峰焊，液相温度应低于炉温260℃。手工/机器焊接用焊锡丝：液相温度应低于烙铁头工作温度345℃。焊锡膏：液相温度应低于回流焊温度250℃。对现有许多回流焊炉而言，该温度是实用温度的极限值。许多工程师要求最高回流焊温度应低于225～230℃，然而现在没有一种可行的方案来满足这种要求。人们普遍认为合金回流焊温度越接近220℃效果越好，能避免出现较高回流焊温度是最理想不过的，因为这样能使元件的受损程度降到最低，最大限度减小对特殊元件的要求，同时还能将电路板变色和发生翘曲的程度降到最低，并避免焊盘和导线过度氧化。导电性好这是电子连接的基本要求。导热性好为了能散发热能，合金必须具备快速传热能力。较小固液共存温度范围非共晶合金会在介于液相温度和固相温度之间的某一温度范围内凝固，大多数冶金专家建议将此温度范围控制在10℃以内，以便形成良好的焊点，减少缺陷。如果合金凝固温度范围较宽，则有可能会发生焊点开裂，使设备过早损坏。低毒性合金及其成分必须无毒，所以此项要求将镉、铊和汞排除在考虑范围之外；有些人也要求不能采用有毒物质所提炼的副产品，因而又将铋排除在外，因为铋主要来源于铅提炼的副产品。机具有倍良好沈的可香焊性邀在饿现有砍设备词和免式清洗施型助伐焊剂沈条件耽下该闭合金抬应具劲备充迅分的策润湿墙度，释能够锅与常个规免狂清洗告焊剂听一起字使用昌。由饿于对辅波峰忧进行参惰性魂处理迹的成溜本不遵太高个，因骂此可衔以接羊受波菠峰焊电加惰欠性环慨境的相使用习条件兼要求蹈；但鬼就S苦MT割回流古焊而辰言，券合金哗最好骑要具册备在胶空气喜下进坝行回伤流焊坡的能神力，顷因为蝶对回辨流焊亦炉进歉行惰素性处掀理成悦本较同高。佛松良好店的物腹理特棒性(水强度逢、拉兆伸度学、疲上劳度呼等)墓合撑金必罩须能涛够提膛供6屠3S拒n/衔37企Pb炕所能肌达到嫁的机萄械强芦度和拆可靠惠性，堵而且各不会首在通和孔器椅件上但出现时突起普的角灯焊缝琴(特郊别是喊对固虫液共梯存温夹度范落围较锈大的屋合金躺)。蓬努生产兵可重需复性饮/熔简点一治致性脾电撞子装编配工辨艺是陡一种绞大批肿量制彩造工取艺，绘要求庙其重躁复性逐和一触致性永都保摄持较里高的姑水平黑，如婶果某述些合幅金的柴成分吩不能阵在大积批量宁条件绍下重锁复制它造，侵或者地其熔注点在浓批量唯生产瑞时由辈于成罢分变睡化而德发生斩较大键变化赶，便诊不能构给予觉考虑悼。3仓种以与上成奴分构岭成的居合金闸往往补会发蕉生分活离或跌成分资变化桥，使届得熔前点不康能保铃持稳滥定，勤合金痕的复津杂程矿度越寨高，发其发膝生变钻化的缘可能约性就忆越大沈。折焊点双外观宫焊乏点的叶外观欺应与蜜锡/够铅焊治料接骡近，集虽然粒这并滴非技咏术性拾要求延，但逗却是客接受趋和实雪施替失代方厕案的达实际熊需要盐。批供货叮能力该当婚试图钢为业雷界找观出某饲种解凭决方熔案时脑，一移定要倚考虑雁材料凤是否探有充共足的平供货郑能力阁。从芽技术咱的角磨度而误言，显铟是背一种小相当寿特别撇的材倘料，写但是炒如果景考虑妄全球骆范围蓬内铟驱的供浩货能柄力，鞋人们恢很快袄就会霜将它食彻底炼排除暖在考算虑范雕围之烦外。闸收另外总业界动可能低更青岛睐标拨准合妥金系慈统而共不愿梨选专糖用系死统，下标准亮合金呆的获企取渠煮道比由较宽耗，这搂样价锐格会俯比较类有竞命争性诵，而尸专用坦合金待的供逆应渠澡道则闸可能查受到颠限制赵，因拜此材紧料价暴格会邪大幅员提高煌。茎与铅韵的兼训容性攀由痛于短舰期之招内不骂会立歇刻全堡面转傅型为挺无铅侦系统颈，所老以铅堤可能炎仍会踩用在防某些届元件籍的端你子或沙印刷粗电路翼板焊豆盘上脏。有携些含培铅合贵金熔湾点非挂常低颠，会尚降低棕连接知的强行度，茅如某挎种铋角/锡遗/铅杏合金它的熔拐点只汤有9龙6℃督，使注得焊烛接强环度大延为降傲低。缺糕金属肌及合报金选名择盆在各今种候刘选无波铅合暮金中部，锡筒(S另n)劫都被搁用作役基底居金属甲，因僵为它退成本检很低那，货驱源充烟足，崖并具末备理奇想的费物理横特性吨，如牙导电椅/导秆热性呼和润着湿性糕，同拨时它至也是偏63默Sn犬/3阶7P腊b合魄金的狐基底逢金属躁。通泊常与上锡配逆合使约用的哨其它女金属健包括炸银(辨Ag五)、园铟(剂In膀)、咬锌(布Zn依)、求锑(谢Sb日)、拼铜(由Cu桨)以葡及铋晴(B颂i)掉。漫之所廉以选承择这占些材熄料是垂因为键它们卧与锡方组成恋合金晓时一狸般会劫降低妹熔点置，得暮到理没想的雨机械漆、电印气和六热性惩能。否表1容列出寺了各叔种金腰属的侦成本财、密西度、闷年生充产能赠力和娘供货昌方面山的情皆况，北另外劫在考蔬察材链料的巩供货标能力令时，桶将用意量因脸素加游在一塌起作恰综合匪考虑重得出盏的结难果会棋更加补清晰滚，例触如现朱在电仰子业拔界每掘年6砍3S脉n/够37诉Pb迷的消霉耗量伴在4痒.5故万吨摇左右愤，其很中北援美地湾区用圣量约毕为1娇.6卵万吨怨，此进时只书要北做美有唐3%么的装虾配工鬼厂采脂用含候铟2断0%颗的锡膏/铟刊无铅药合金壶，其嘱铟消捎耗量求就将别超过企该金坚属的反全球榴生产秀能力进。睡近5没年来六业界具推出旬了一肚系列衬合金董成分泰建议塘，幷缎且对哗这些刻无铅胳替代肆方案西进行眉了评店估。趣备选锤方案奔总数辰超过斤75性个，闻但是牲主要誓方案旧则可烛以归恶纳为厕不到某15膊个。芝面对除所有确候选矮合金广，我唱们采本用一衰些技摇术规中范将揉选择迫缩到撒一个蚂较小弟的范帮围内坛便于肺进行雪挑选写。克铟纸铟可恼能是宝降低炊锡合队金熔迎点的要最有便效成瓣分，罢同时吵它还呢具有犁非常胁良好表的物扇理和挡润湿妄性质银，但系是铟游非常错稀有瘦，因细此大赠规模恩应用告太过谅昂贵猫。基票于这勒些原厨因，雾含铟引合金给将被毛排除蕉在进虎一步迟考虑酱范围勤之外曲。虽诸然铟返合金超可能场在某签些特巴定场波合是私一个秋比较赶好的梁选择毛，但没就整鄙个业挨界范购围而祸言则鸣不太合合适担，另剖外差宽分扫鉴描热子量测钟定也晓显示按77脱.2蜻Sn歉/2惯0I咸n/武2.扩8A窑g合狱金的遇熔点猛很低躺，只居有1繁14例℃，昂所以给也不赔太适昌合某悟些应亿用。塔被锌炕锌非咱常便躁宜，茎几乎础与铅留的价菠格相颈同，仆并且疏随时姥可以逃得到茂，同挣时它偿在降艰低锡热合金愁的熔帅点方唤面也愁具有苦非常仓高的怎效率等。就拿锌而诊言，摧其主哥要缺吊点在吓于它你会与堡氧气姑迅速映发生睁反应走，形漫成稳拐定的挨氧化望物，鲁在波测峰焊究过程斥中，量这种录反应宴的结毁果是轨产生集大量西锡渣秋，而慢更严用重的蜂是所污形成技的稳犹定氧截化物坛将导驶致润桥湿性都变得邪非常益差。改也许寄通过让惰性圆化或捕特种京焊剂已配方埋可以客克服凝这些戒技术杨障碍堂，但叼现在恰人们胜要求码在更危大的假工艺判范围碧内对刑含锌衣方案真进行纲论证棵，因范此锌板合金回在今冶后考黑虑过兽程中类也会量被排罩除在黎外。企糟铋伯铋在乌降低谎锡合璃金固跃相温搜度方撇面作越用比棍较明珠显，针但对惭液相奴温度招却没取有这擦样的平效果欲，因铅此可馋能会嚼造成罩较大合的固犯液共笨存温补度范覆围，趋而凝扎固温个度范姑围太利大将劲导致亭焊脚倒提升蚂。铋谨具有犯非常骄好的赚润湿属性质乡和较联好的命物理蹈性质乔，但卖铋的抚主要抵问题冤是锡兼/铋陡合金世遇到辛铅以逃后其置形成洪的合悦金熔千点会含比较检低，谜而在逼元件绘引脚播或印坚刷电福路板药的焊浓盘上浩都会涂有铅得存在冻，锡绣/铅训/铋盾的熔婶点只袭有9屠6℃船，很耕容易据造成阁焊点稀断裂赶。另凭外铋俩的供拒货能薄力可乔能会有因铅绑产量惩受到慌限制哨而下醋降，差因为济现在电铋主渠要还嗓是从辟铅的煌副产疏品中咽提炼抓出来算，如素果限秋制使蚁用铅冈，则朗铋的扮产量痛将会讨大大君减少跃。尽纷管我匆们也尤能通鞠过直棍接开岸采获春取铋俗，但页这样慢成本买会比呆较高晕。基懒于这最些原凯因，器铋合陡金也谊被排霞除在杠外。执畜四种症和五圾种成筑分合餐金梨由四琴种或德五种饶金属析构成勉的合病金为串我们丧提供羊了一货系列恭合金核成分杏组合疫形式似，各弓种可系能性乐不胜祝枚举浆。与要双金籍属合戚金系肿统相怖比，低大多稍数四宝或五格金属潮合金溜可以滑大幅舅降低鄙固相枯温度触，但淹对降躲低液虎相温岭度却纱可能未无所必作为握，因卧为大玻部分晕四或量五金摸属合山金都俱不是纠共晶矿材料链，这根意味坟着在塘不同兵的温把度下禁会形工成不柔同的炉金相牢形式岁，其磁结果无就是滑回流责焊温刃度不无可能粮比简找单双愈金属挎系统公所需抢的低怒。倾另外龙一个痛问题辰是合棚金成船分时针常会御发生哲变动康，因布此熔尾点也舱会变骆，这酱在四染或五够金属逐合金般中会罩经常毛遇到笛。由液三种杨金属廊组成睬的合占金很惯难在旬焊锡舟膏内呀的锡棚粉中叛实现利“同尾批”效和“精逐批脚”一够致，租在四秃种和堡五种陪金属唉组成永的合轧金中瞒实现专同样或的一戴致性玻其复隶杂和涛困难坝程度胜更大酷。债所以跪多元阶合金镇将被窃排除笔在进妙一步斜考虑柳范围宜之外绩，除安非某惠种多犯元合屑金成泄分具俩有比生二元贤系统修更好虎的特破性。独但就崇目前把来看胶，业旋界还淡没有闸找到嚷哪种夺四或瞧五金佩属合敬金比蝴二元勤或三跨元替卧代方叮案更撑好(哥无论稀在成肚本上冲还是酬性能黄上)岗。膀表2狭列出菊一些仓主要逮无铅萝替代脱方案圣，以退及最井终选坝用或皂不选朝用的惊原因贿，表悉中包自括了扮单位奔重量雕价格每、单挂位体债积价倡格(纵对焊赠锡膏桨而言饶单位近体积生价格执更具挠成本预意义恼)以偶及熔芽点等州信息翻，这蓄些合汗金按览照其谢液相攀温度殊递增仗顺序栏排列验。现扇根据先每种耐焊接健应用罪的特披殊要妹求分来别选烧出合竟适的蛾合金化。邀先考览虑焊屿条(堂波峰巨焊)离和焊如线(活手工屠和机毁器焊惕接)盛。缓对波医峰焊炸用焊翻条的斤要求淘包括孕：a业.您能在摩最高姜26胳0℃咸锡炉柏温度芬下进盈行连胜续焊讨接；管b.你焊均接缺熊陷(棕漏焊屿、桥恒接等立)少报；c治.婚成本遵尽可倡能低要；d善.剖不会窝产生怎过多样焊渣架。但结果梨所有丽选中诉的合乡金都膏符合残波峰醒焊要俭求，撒但9危9.欢3S苍n/殊0.留7C奶u和映95饿Sn销/5遇Sb愈合金笑与其神它替贡代方梦案相仍比能穴够节丛省更垦多成候本。语比较引而言蚂，9诊9.掩3S男n/浩0.旗7C奸u的决液相受温度伴比S匹n/公Sb鉴合金突低1舅3℃咬，因生此9鼓9.丹3S壤n/流0.宵7C杰u成察为波箱峰焊遥最佳材候选均方案召。摸手工圈焊用谨锡线薪的要杂求与鸟上面梅焊条游应用胡非常勇相似罩，成晓本考叫虑仍拾然居亮于优味先地贪位，攻同时效也要锁求能反够提闭供较戒好的笑润湿登和焊国接能港力。磨焊线废用合无金必旬须能爱够很逝容易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