无铅波峰焊和无铅回流焊的趋势及要求
作者： 深圳市伟达科电子设备有限公司发表时间：2018/12/6 10:53:32浏览量：2755
铅是一种有毒的重金属，人体过量吸收会引起中毒，摄入少量则可能对人的生殖、神经系统和智力系统造成影响，现在全球电子行业每年要消耗60000吨左右的焊料，而且这个数字还在不断增加，由此造成的含铅盐工业渣滓严重污染环境，全世界纷纷呼吁减少铅的使用，走在前列的欧洲、日本的许多大公司正在大力研发无铅替代合金，并已实现在2002年开始电子产品装配中逐步减少铅的使用。2004后年彻底消除工业中铅的大量使用。（目前在电子行业中，使用广泛的铅是，传统的焊料成份63Sn/37Pb）。
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一、无铅工艺采用的原因，为何要改换无铅波峰焊、无铅回流焊设备？
铅是一种有毒的重金属，人体过量吸收会引起中毒，摄入少量则可能对人的生殖、神经系统和智力系统造成影响，现在全球电子行业每年要消耗60000吨左右的焊料，而且这个数字还在不断增加，由此造成的含铅盐工业渣滓严重污染环境，全世界纷纷呼吁减少铅的使用，走在前列的欧洲、日本的许多大公司正在大力研发无铅替代合金，并已实现在2002年开始电子产品装配中逐步减少铅的使用。2004后年彻底消除工业中铅的大量使用。（目前在电子行业中，使用广泛的铅是，传统的焊料成份63Sn/37Pb）。
二、市面上常用的一些无铅替代物：
1、在波峰焊和回流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，常用无铅波峰焊膏的熔点通常在217℃-225℃）
2、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℃
三、怎么样的无铅替代物才符合要求：
1、导电性。
2、具有良好的润湿性。
3、导热性好。
4、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，则有可能发生无铅波峰焊点开裂，使电子产品过早损坏。
5、供货能力。
6、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。
7、焊点外观：焊点外观应与锡/铅焊料的外观应接近。
8、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。
9、低毒性：合金成份必须无毒。
10、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。
11、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%。
12、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。
波峰焊用焊条：为成功实现无铅波峰焊，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℃。
四、关于回流焊的温度曲线：
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℃；常用的无铅回流焊料的熔点是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；无铅回流焊膏的液化时间一般为60s-90s。
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；
②各独立温度尺寸减小，同时增加加热区数量，便于工艺调整；
③使用2个以上加热温区做焊接温区；
④熔锡之前助焊剂的预热温度不变；
⑤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。
⑥推荐使用氮气保护工艺（非必要）；
