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线路板装配中的无铅工艺应用原则
来源:  作者:本站


过去5年间,电子装配业一直在测试各种合金,希望能找到几种无铅方案替代常规63Sn/37Pb共晶系统。有很多方案虽然从技术的角度来看是可行的,但却没考虑成本、供货性和工艺性等其它方面的因素。本文旨在为业界提供一个实际可行的无铅工艺选用原则,内容包括工艺要求、根据要求得出的结论以及在实际条件下的试用情况等,今后如需对其他更为复杂的系统进行判断比较,这里提供的方法也可作为评估参考。

  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。
 
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