详解印制板装配需无铅化问题 影响, 热风, 技术, 产品, 装配

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当前，世界各国都提出印制电路板及其装配的无铅化要求。为什么在印制板上，以及装配过程与产品上不允许有铅的成分? 究其原因有二：一是铅有毒，影响环境；二是含铅焊料适用性不够，不适应新颖装配技术。
在PCB表面采用锡铅焊料涂层，会从三方面造成危害。 A。加工过程会接触到铅。 接触铅的工序有以锡铅层作抗腐蚀时图形电镀中电镀锡铅工序，腐蚀后锡铅退除工序，热风整平焊锡(喷锡)工序，有的还有热熔焊锡工序。尽管生产中有排风等劳防措施，长期接触难免会受害。 B。锡铅电镀等含铅废水，及热风整平(喷锡)的含铅气体对环境带来影响。含铅废水来自电镀清洗水和滴漏或报废的锡铅溶液，这方面废水往往认为含量较少，水处理又较难，因而不作处理而放入大池中去排放了。C。印制板上含有锡铅镀/涂层，这类印制板报废或所用电子设备报废时其上面的含铅物质尚无法回收处理，若作垃圾埋入地下，长年累月后这地下水中会含有铅，这又污染了环境。 另外，在PCB装配中采用锡铅焊料进行波峰焊、再流焊或手工焊操作中都有铅气体存在，影响人体和环境，同时在PCB上留下更多的铅含量。
锡铅合金焊料作为可焊和防氧化涂层，在目前高密度互连产品中并不完全适宜。如目前印制板表面涂覆层世界上虽有60%多是采用热风整平锡铅，但碰到SMT安装时一些微小元器件要求PCB焊接盘表面非常平整，还有元件与PCB连接盘间采用打线接合等非焊接法，则热风整平锡铅层显得平整度不够，或硬度不够，或接触电阻太大等因素，就要采用非锡铅的其它涂层。
印制板的无铅化完全有条件实现。目前表面涂层除锡铅合金外，已普遍采用的有有机防护涂层(OSP)，有电镀或化学镀镍/金，有电镀锡或化学浸锡，有电镀银或化学浸银，以及采用钯、铑或铂等贵金属。在实际应用中，一般消费类电子产品采用OSP表面涂饰适宜，性能满足和价格便宜;耐用工业类电子产品较多采用镍/金涂层，但相对加工过程复杂和成本高;铂铑等贵金属涂层只有特别要求的高性能电子产品中采用，性能好价格也特高。目前在积极推广的是化学浸锡或化学浸银，性能好成本适中，是替代锡铅合金涂层的优良选择。化学浸锡或化学浸银的生产工艺过程比化学浸镍/金简单、成本低，同样可焊性好和表面平整，并且使用无铅焊锡时可靠性也高。
无铅印制板应用无铅焊料装配也已实现。无铅焊料中锡仍是主要成份，一般锡含量在90%以上，另外加上银、铜、铟、锌或铋等金属成份。这些合金焊料成份不同而熔点温度不一样，范围可在140℃～ 300℃间选择。从使用的适应性角度以及成本价格因素，波峰焊、回流焊和手工焊选择温度不一样，焊料成份也不同。现应用的焊料如96。5Sn/3。5Ag、95。5Sn/4。0 Ag/0。5Cu和99。3Sn/0。7Cu等，熔点温度在210～230℃之间。
印制板产业理应积极快速向无铅化发展。

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SMT-PCB元器件布局与焊盘介绍
一、元器件的布局
1、当电路板放到回流焊接炉的传送带上时﹐元器件的长轴应该与设备的传动方向垂直﹐这样可以防止在焊接过程中出现元器件在板上漂移或“竖碑”的现象。
2、PCB上的元器件要均匀分布﹐特别要把大功率的器件分散开﹐避免电路工作时PCB上局部过热产生应力﹐影响焊点的可靠性。
3、双面贴装的元器件﹐两面上体积较大的器件要错开安裝位置﹐否則在焊接过程中会因为局部热容量增大而影响焊接效果。
4、在波峰焊接面上不能放置PLCC/QFP 等四边有引脚的器件。
5、安装在波峰焊接面上的SMT大器件﹐其长轴要和焊锡波峰流动的方向平行﹐这样可以减少电极间的焊锡桥接。
6、波峰焊接面上的大﹑小SMT元器件不能排成一条直线﹐要错开位置﹐这样可以防止焊接时因焊料波峰的 “阴影”效应造成的虛焊和漏焊。
二、SMT-PCB上的焊盘
1、波峰焊接面上的SMT元器件﹐其较大元件之焊盘(如三极管﹑插座等)要适当加大﹐如SOT23之焊盘可加長0.8-1mm﹐这样可以避免因元件的 “阴影效应”而产生的空焊。
2、焊盘的大小要根据元器件的尺寸确定﹐焊盘的宽度等于或略大于元器件的电极的宽度﹐焊接效果最好。
3、在两个互相连接的元器件之间﹐要避免采用单个的大焊盘﹐因为大焊盘上的焊锡将把两元器件接向中间﹐正确的做法是把两元器件的焊盘分开﹐在两个焊盘中间用较细的导线连接﹐如果要求导线通过较大的电流可并联几根导线﹐导线上覆盖绿油。
4、SMT元器件的焊盘上或在其附近不能有通孔﹐否則在REFLOW过程中﹐焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走﹐会产生虚焊﹐少錫﹐还可能流到板的另一面造成短路。