无铅常见问题解答

发布日期：[2006-9-12 1:38:28]    共阅[3]次
 
回流焊接中建议使用的无铅焊料合金有哪些？
选择用于 SMT 组件的合金应考察的主要变量就是该合金的回流温度。进行选择时应考察元器件的受热问题，例如，元器件的模塑材料能否承受使用大多数无铅焊料合金带来的高温？高温会影响元器件的可靠性吗？无铅合金的熔湿特性各有不同，还与待焊接的表面终饰材料有关。

目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配应用的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221 C，峰值温度为 235-255 C 时即可对大多数无铅表面 (如锡、银、镍镀金、以及裸铜 OSP) 达到良好的可焊性。
 
还有一些低熔选项，如锡-锌和锡-银-铜铋，但它们需要使用特殊焊剂配系，否则引脚和线路板必须彻底不含铋才能得到可靠的焊点。

使用无铅焊锡膏的主要评选测试有哪些？

良好的无铅焊锡膏选择方法对于无缺陷 SMT 工艺是必不可少的。首先必须确定线路板和元器件终饰材料以及选择焊剂的化学特性，这样才能对这些终饰材料进行充分焊接。某些焊锡膏对于镀锡表面具有良好的效果，但对裸铜 OSP 的焊接效果则很差。焊锡膏制造商一般会进行范围广泛的测试，如在空气和氮气中对焊锡膏的扩散和熔湿性进行测试。应当索取该类信息。其他重要的性能测试还有：

热塌陷测试，测试在诸如 180-185C 的高温中进行

使用一个典型焊料温度特性曲线在空气和氮气中进行焊料成球测试

粘着寿命
模板寿命
残留物特性
残留物的可探测性
残留物的易清洁性，尤其是可水洗焊锡膏的残留物。 
板设计或印刷工艺是否需要针对无铅焊接作出改动？ 
模板和印刷工艺无需更改。无铅合金 (如锡-银-铜的) 不能对焊盘边缘彻底熔湿，某些情况下减小模板缩放比率或使缩放比率为 1:1 有助于减轻这种效应。良好设计的无铅焊锡膏会具有优异的粘着寿命，模板寿命也将与传统含铅焊锡膏类似。印刷速度不应受到妨害。

无铅温度特性曲线与传统锡-铅工艺有哪些不同？

将锡-银-铜作为焊锡膏合金时的主要差别在于峰值温度。该种合金的熔点为 217-221 C；峰值温度为 230-255 C，这取决于组件的热质量。建议超过液相线的时间 (TAL) 不超过 90 秒，以避免残留物烧焦；这也会减少金属间化合的几率。

回流工艺中是否应使用氮气？

是否使用氮气取决于焊锡膏焊剂的化学特性。无铅焊锡膏的焊剂化学的新发展可以做到不使用氮气也可得到良好的熔湿性和焊点完整性。与锡-铅系统类似，氮气可以使焊点更为光滑；使用氮气还可以得到更好的熔湿性。
 
熔化无铅焊料所需的高温是否会在回流炉中产生较多的烟雾和冷凝物？

免清洗和可水洗焊锡膏的新配方适用于无铅合金，因此，分解造成的副产品并不比锡铅焊锡膏有显著增多。如果配方不适合 230-260C 范围内的高峰值温度 (该温度在使用锡-银-铜焊锡膏时将会遇到)，焊剂材料的分解将略为显著，致使回流炉和排气系统形成大量冷凝物。

无铅水溶性焊锡膏的残留物是否更难于清除？

如果使用锡-银-铜焊锡膏，则峰值温度将会较高，如果焊剂配方不适用于较高温度，则残留物的清除难度将会变大。焊剂残留物的清除可能需要装配人员重新评定清洁剂的化学特性。某些情况下，提高清洁溶液的压强，降低传送带的速度溶液的温度可以改善清洁的效果。两侧回流的残留物可清洁性可能会进一步变差，这是由于线路板上首次回流的残留物将会被烘烤变硬。选择具有良好清洁特性的焊锡膏是绝对必要的。
 
较高的回流温度会对免清洗焊剂的残留物造成怎样的影响？

当使用锡-银-铜时，温度高于液相温度的时间较长，使用空气回流时焊剂可能会变暗。适用于无铅工艺的焊剂配系基本上不会发生这种现象。焊剂残留物易于发生聚合而变硬，使探测残留物所需的压力提高。可探针测试残留物回流后依然保持柔软状态，因而可以使用探针测试，该种焊剂在较高的峰值温度下不会变硬。

无铅焊点的外观与锡铅焊点的外观不同吗？

传统的 Sn63 焊料经过回流后可以得到光亮的焊点，锡-银-铜合金得到的焊点比较暗淡且表面略有裂隙；对于此种合金来说，这种现象是典型的，并不代表焊点质量很差。其他能够注意到的区别为锡-银-铜合金得到的焊点接触角较大，焊盘周围的熔湿降低，且锡-银-铜的熔湿速度和完全性不如 Sn63。

无铅回流焊接的主要焊接缺陷有哪些？

无铅可导致发生焊接缺陷的几率增加，预防缺陷出现需要对无铅合金和焊剂配系具有更好的理解。诸如桥接、不熔湿、反熔湿以及发生焊料结球等缺陷的的可能性可能增加。选择与待焊接金属相容的恰当的焊剂化学组成以及使用优化的回流温度特性曲线可以防止缺陷的增加。采用正确的存放和处理方法确保线路板和元器件的可焊性也将使采用无铅焊锡膏的良好焊接成为可能。如果化学组成经过仔细挑选且 SMT 工艺受到良好的控制，则产出结果将会与采用 Sn63 工艺相同。

转变到无铅回流焊接还会遇到什么问题？

实现无铅 SMT 之前及之后要注意的一些问题可概述如下：

确定与无铅线路板终饰材料相兼容的工艺
确定无铅元器件的可用性
确定线路板和元器件对新的温度特性曲线的热兼容性  
选择焊锡膏的化学特性，使其适合装配工艺以及焊接组件的可靠性和工作条件。

工艺优化和统计过程控制开发
对操作人员和生产线管理人员进行新的无铅工艺的培训
如果同时采用含铅工艺和无铅工艺，则应对双系统进行材料和后勤保障控制

对无铅装配的特有返工过程进行定义
确定现场使用的无铅装配