一、无铅背景(为什么需要无铅)
1990年代中期,日本和欧盟已经作出了相应的立法。日本于2001年规定在电子工业中淘汰铅焊料,欧盟的淘汰期为2004年,美国也在这方面工作(2008年全面使用无铅制品)。我国进行无铅制品的研究和开发,顺应时代的潮流。
电子产品废弃后,PCB板焊接材料中的铅很容易溶于含氧水。污染水源,破坏环境。溶解性会使其在人体内积累,损害神经,导致滞回性、高血压、贫血、生殖机能障碍等疾病。浓度太大的话,有可能得癌症。珍惜生命,时代要求没有铅的产品。
二、常用无铅焊料成分
Zn可以降低Sn的熔点,若Zn超过9%则熔点上升,Bi降低Sn-Zn,但是随着Bi的增加其脆性也增大。
Zn可以降低Sn的熔点,若Zn超过9%则熔点上升,Bi降低Sn-Zn,但是随着Bi的增加其脆性也增大。
这种材料是目前最常用的无铅焊接材料,其性能相对稳定,各种焊接参数的特性接近无铅焊接材料。
In可以降低Sn合金的液相线和固相线,但由于存在耐热疲劳性、延展性、合金脆性、加工性差等缺陷,现在该配合物的使用较少。
三、无铅焊接材料的特性
vSn-Ag-Cu熔点(217°C)高,高温(260 plusmn;3°C)即可。
无铅制品是绿色环境保护的先锋,对人类身心健康有益,没有腐蚀性。
比重稍小,接近锡的比重。
流动性不好
四、PCBA面对无铅焊接的问题
合金本身的构造与铅焊接材料相比,更脆,弹性差。
Sn-Zn合金的液相线和固相线的熔点变高,但是随着Bi的质量数变大,焊料的熔融间隔即固液间隔变大,Bi合金的熔点降低,脆性也比(有铅)大。
浸润性差,只需扩张不收缩Sn?Ag系合金在添加Cu中,共晶点发生变化。当Ag的质量分数增加4.8%,Cu增加约1.8%时会产生共晶,当将In添加到合金中时,合金的精细化强度和扩展特性提高,并且在表面上形成氧化膜,因此浸润性稍差。
颜色暗,有点光泽。
由于磷元素在无铅焊接材料的组合中限制了使用,所以光泽度稍差,但不影响其他品质问题。
锡桥、空焊、针孔等不良率需要降低。
这样的缺陷比铅焊接材料多,但不是不能解决的问题。助焊剂的种类的品质比铅严格。预热器要恒温稳定。峰的焊接时间、接触面、PCB板的温度、例如第一峰焊接时间1~1.5S、接触面积10~13mm;第二峰焊2-2.5S,接触面积23-28mm左右,不得超过板面温度140℃以上。因此,无铅焊接材料对设备性能要求高,特别是当接近双峰距离设计时,板面温度升高,损坏元件升高,助焊剂挥发增加,锡桥等缺陷过多。