1、无铅焊接的特点及工艺控制、电子产品转入无铅制程的特点。、无铅焊料介绍。、无铅焊接的特点及工艺控制电子产品转入无铅制程的迫切性1、铅的毒性。2、无铅化历史进程。3、欧盟环保指令。4、SGS检测。铅的毒性 铅（Pb）是一种具有神经毒性的重金属元素，进入血液后，可引起机体代谢过程的障碍，对全身各组织器官都有损害，尤以神经系统的损害最为严重。无铅化历史进程 1991年，美国参议院提出Reid法案，要求电子工业焊料中铅含量控制在0.1%以下。虽然遭到了美国工业界强烈反对而中途夭折，但却引发了世界关注和对电子组装技术无铅化研究的热潮。2003年是无铅化电子组装进程中的一个里程碑。该年2月13日，欧盟颁布了
2、WEEE和RoHS指令，明确规定：2006年7月1日起，进入欧盟的电力电子产品必须不含六种有毒有害物质，其中铅（Pb）排在第一位。2003年3月，中国开始拟订电子信息产品污染防治管理办法，要求2006年7月1日起投放于中国市场的国家重点监管项目内的电力电子产品必须不含六大有害物质。绝大多数国际知名电子公司都把自己的产品完全实现无铅化锁定在2005年。欧盟双指令欧盟双指令2003.2.13生效生效 1、WEEE指令指令-关于电子电气设备报废的指令。其主要内容：自2005年8月13日起，欧盟市场上流通的电子电气设备生产商（包括进口商和经销商）必须在法律意义上承担支付自己报废产品回收费用的责任。2、
3、RoHS指令指令-关于在电子设备中禁止使用某些有害物质的指令：自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气设备必须禁止使用铅、水银、镉、六 价铬、聚溴二苯醚（PBDE）和聚溴联苯（PBB）等物质。WEEE和RoHS所涉及的行业涵盖以下10项消费及工业用电子电气设备领域：大型家用电器；小型家用电器；IT及信息产品；家用电子消费产品；照明设备；电子电气工具；玩具、休闲及运动产品；医疗设备监控设备；自动售货机。可见两个指令对出口型企业的涉及面相当大，如果在规定时间之前达不到要求，产品就不能在欧盟内 销售。SGS检测检测六大有害物质含量，检测范围包括：整机及组成整机的 零部件、原材料、包装件
4、。名名 称称英英 文文上上 限限铅Pb1000ppm（0.1%）汞Hg1000ppm（0.1%）镉Cd100ppm（0.01%）六价铬Cr+61000ppm（0.1%）聚溴联苯PBB1000ppm（0.1%）聚溴二苯醚PBDE1000ppm（0.1%）日本SONY部品、材料方面环境管理物资管理规定SS-00259也明确规定：Pb%1000ppm，Cd%20ppm。即将出台的中国无铅焊料标准也将采用上述界限值。无铅焊料的定义 无铅焊料专利 无铅焊料的熔点 不同焊接工艺下无铅焊料的选择无铅焊料介绍无铅焊料介绍无铅焊料定义无铅焊料定义 目前国际公认的无铅焊料的定义为：以Sn为基体，添加了其他金属元素
5、，而Pb的含量在0.1%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。无铅焊料专利无铅焊料专利 很多公司以为只有具备专利权的无铅焊料产品方可使用。事实上，所有二元焊料合金，包括Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Zn等均没有任何专利问题，世界上任何人都可以生产、销售和使用。在三元甚至更多元合金方面的确存在专利问题，但没有说的那么严重。比如说Sn-4.0Ag-0.5Cu焊料合金的成分早在1959年就被德国Max-Planc研究所作为科研成果公开发表，因此根据国际专利法的基本原则，这已经属于全人类共同的知识财富，不可能被哪个公司或个人申请专利。另外，按焊料成分的国际准则，含量在5%以下的合金元素在实际成分允许有正
6、负0.2%的偏差，因此目前在欧美被广泛使用的Sn-3.9Ag-0.6Cu和Sn-3.8Ag-0.7Cu并没有被考虑其是否造成专利侵权的问题。无铅焊料熔点无铅焊料熔点合金成分合金成分熔点（熔点（）Sn-Cu-Ni229-232Sn-0.7Cu227Sn-3.5Ag221Sn-Ag-Cu217-221Sn-9Zn198Sn-37Pb（有铅作比照）183Sn-57Bi138Sn-49In117 实际应用较少的其他合金成分未列出。不同焊接工艺下不同焊接工艺下常用无铅焊料的选择常用无铅焊料的选择焊接工艺焊接工艺无铅焊料无铅焊料再流焊Sn-Ag-CuSn-3.5Ag波峰焊Sn-0.7Cu浸焊Sn-0.7C
7、u手工焊Sn-0.7CuSn-3Cu 100200 sec焊膏类型焊膏类型铅锡焊膏铅锡焊膏（63Sn37Pb）无铅焊膏无铅焊膏（Sn-Ag-Cu）升温区升温区温度温度25100 0C25110 0C时间时间6090 sec100200 sec工艺窗口工艺窗口要求缓慢升温要求缓慢升温预热区预热区温度温度100150 0C110150 0C时间时间6090 sec4070 sec快速快速升温区升温区温度温度150183 0C150217 0C时间时间3060 sec5070 sec工艺窗口工艺窗口30 sec20 sec回流回流（焊接区）（焊接区）峰值温度峰值温度210230 0C235245 0
8、CPCB极限温度（极限温度（FR-4）240 0C240 0C工艺窗口工艺窗口240-210=300C240-235=5 0C回流时间回流时间6090 sec5060 sec工艺窗口工艺窗口30 sec10 sec 熔点高，要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。要求助熔点高，要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。要求助焊剂耐高温。焊剂耐高温。从温度曲线可以看出：无铅工艺窗口小。从温度曲线可以看出：无铅工艺窗口小。无铅焊接的工艺窗口比铅锡焊膏小，要求无铅焊接的工艺窗口比铅锡焊膏小，要求PCB表面温表面温度更均匀。要求焊接设备横向温度均匀。度更均匀。要求焊接设备横向温度均匀。a 25110/100200 se
9、c，110150/4070 sec，要求缓要求缓慢升温，使整个慢升温，使整个PCB温度均匀，温度均匀，减小减小PCB及大小元器件及大小元器件t，因此要求焊接设备升温、预热区长度要加长。因此要求焊接设备升温、预热区长度要加长。b 150217/5070sec快速升温区（助焊剂浸润区）。快速升温区（助焊剂浸润区）。有铅焊接从有铅焊接从150升到升到183，升温，升温33，可允许在，可允许在3060 sec之间完成，其升温速率为之间完成，其升温速率为0.551/sec；而无；而无铅焊接从铅焊接从150升到升到217，升温，升温67，只允许在，只允许在5070sec之间完成，其升温速率为之间完成，其升
10、温速率为0.961.34/sec，要，要求升温速率比有铅高求升温速率比有铅高30%左右，另外由于无铅比有铅的左右，另外由于无铅比有铅的熔点高熔点高34，温度越高升温越困难，温度越高升温越困难，如果升温速率提不如果升温速率提不上去，长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活上去，长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应，严重时会使化反应，严重时会使PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊剂浸润区有更高的升温斜率。焊剂浸润区有更高的升温斜率。c 回流区峰值温度回流区峰值温度2
11、35与与FR-4基材基材PCB的极限温度的极限温度（240 0C）差（工艺窗口）仅为）差（工艺窗口）仅为5。如果。如果PCB表面温表面温度是均匀的，度是均匀的，那么实际工艺允许有那么实际工艺允许有5 的误差。假若的误差。假若PCB表面有温度误差表面有温度误差t 5 ，那么，那么PCB某处已超过某处已超过FR-4基材基材PCB的极限温度的极限温度240，会损坏，会损坏PCB。对于简单的产品，峰值温度对于简单的产品，峰值温度235240可以满足要可以满足要求；但是求；但是对于复杂产品，可能需要对于复杂产品，可能需要260260才能焊好才能焊好。因。因此此FR-4基材基材PCB就不能满足要求了。就不
12、能满足要求了。在实际回流焊中，如果最小峰值温度为在实际回流焊中，如果最小峰值温度为235，最大峰，最大峰值温度取决于板面的温差值温度取决于板面的温差t，它取决于板的尺寸、厚，它取决于板的尺寸、厚度、层数、元件布局、度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容的分布以及元件尺寸和热容量。拥有大而复杂元件（如量。拥有大而复杂元件（如CBGA、CCGA等）的大、等）的大、厚印制板，典型厚印制板，典型t高达高达2025。为了减小为了减小t，满足小的无铅工艺窗口。炉子的热容量，满足小的无铅工艺窗口。炉子的热容量也是很重要的因素。要求再流焊炉横向温差也是很重要的因素。要求再流焊炉横向温差2，同，同时要
13、求有两个回流加热区。时要求有两个回流加热区。d 由于焊接温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间由于焊接温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间过长，造成焊点结晶颗粒长大；另外，加速冷却可以过长，造成焊点结晶颗粒长大；另外，加速冷却可以防止产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接防止产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接设备增加冷却装置，使焊点快速降温。设备增加冷却装置，使焊点快速降温。e 由于高温，由于高温，PCB容易变形，特别是拼板，因此对于大容易变形，特别是拼板，因此对于大尺寸的尺寸的PCB需要增加中间支撑。需要增加中间支撑。f 为了减小炉子横向温差为了减小炉子横向温差t，采用带加热器的导
14、轨。，采用带加热器的导轨。，减少残渣量。，减少残渣量。由于润湿性差，需要改良助焊剂，并由于润湿性差，需要改良助焊剂，并，防止，防止PCB降温。降温。，防止由于，防止由于PCB降温造成焊锡凝固，降温造成焊锡凝固，焊接时间焊接时间3 34s；适当提高波峰高度，适当提高波峰高度，。t双波峰焊实时温度曲线双波峰焊实时温度曲线要密切关注要密切关注Sn-CuSn-Cu焊料中焊料中CuCu比例，比例，CuCu的成分改变的成分改变0.2%0.2%，液相温度改变多达液相温度改变多达66。这样的改变可能导致动力学的。这样的改变可能导致动力学的改变以及焊接质量的改变改变以及焊接质量的改变。过量过量Cu会在焊料内出现
15、粗会在焊料内出现粗化结晶物，造成熔融焊料的黏度增加，影响润湿性和焊化结晶物，造成熔融焊料的黏度增加，影响润湿性和焊点机械强度。点机械强度。CuCu比例超过比例超过1%1%，必须换新焊料。由于，必须换新焊料。由于CuCu随工作时间不断增多，随工作时间不断增多，插装孔内上锡可能达不到插装孔内上锡可能达不到75%75%（传统（传统Sn/Pb 75%Sn/Pb 75%），），可以改善。可以改善。波峰焊后分层波峰焊后分层Lift-offLift-off（剥离、裂纹）现象较严重。（剥离、裂纹）现象较严重。充充N N2 2可以减少焊渣的形成，可以不充氮气（可以减少焊渣的形成，可以不充氮气（N N2 2），）
16、，但一但一定要比有铅焊接更定要比有铅焊接更。波峰焊接设备需要对波峰焊部件、加热部件和焊剂管波峰焊接设备需要对波峰焊部件、加热部件和焊剂管理系统进行理系统进行。浸润性差，扩展性差。浸润性差，扩展性差。无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。需要升级。无铅焊点中气孔较多，尤其有铅焊端与无铅焊料混用时，无铅焊点中气孔较多，尤其有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。缺陷多缺陷多由于浸润性差，使自定位效
17、应减弱。由于浸润性差，使自定位效应减弱。无铅焊点润湿性差无铅焊点润湿性差要说服客户理解。要说服客户理解。气孔多气孔多 外观粗糙外观粗糙 润湿角大润湿角大 没有半月形没有半月形 Lead Free InspectionLead Free Solder PasteGrainy SurfaceLeaded Solder PasteSmooth&Shiny SurfaceWetting is Reduced with Lead FreeStandard Eutectic Solder JointLead Free Solder JointTypical Good Wetting Visible Fil
18、letReduced WettingNo Visible Fillet 耐耐350 以上高温，抗腐蚀。以上高温，抗腐蚀。设备横向温度均匀，横向温差设备横向温度均匀，横向温差2，必要时对导，必要时对导轨加热或采用特殊材料的导轨。轨加热或采用特殊材料的导轨。升温、预热区长度要加长，满足缓慢升温的要求。升温、预热区长度要加长，满足缓慢升温的要求。要求有两个回流加热区或提高加热效率。要求有两个回流加热区或提高加热效率。增加冷却装置，使焊点快速降温。增加冷却装置，使焊点快速降温。对于大尺寸的对于大尺寸的PCB需要增加中间支撑。需要增加中间支撑。增加助焊剂回收装置，减少对设备和环境的污染。增加助焊剂回收装
19、置，减少对设备和环境的污染。耐高温，抗腐蚀，耐高温，抗腐蚀，。并。并 预热区长度要加长，满足缓慢升温的要求。预热区长度要加长，满足缓慢升温的要求。预热区采用热风加热器或通风，有利于水汽挥发。预热区采用热风加热器或通风，有利于水汽挥发。增加冷却装置，使焊点快速降温。增加冷却装置，使焊点快速降温。充充N N2 2可以减少焊渣的形成。可以减少焊渣的形成。增加助焊剂回收装置，减少对设备和环境的污染。增加助焊剂回收装置，减少对设备和环境的污染。耐高温，抗腐蚀耐高温，抗腐蚀 提高加热效率。提高加热效率。增加底部预热面积和预热温度，尽量使增加底部预热面积和预热温度，尽量使PCB温度均匀。温度均匀。应应，对印
20、刷性、脱膜，对印刷性、脱膜性、触变性、粘结性、润湿性以及焊点缺陷、残留物等做性、触变性、粘结性、润湿性以及焊点缺陷、残留物等做，。由于润湿性差，因此由于润湿性差，因此。无铅焊膏的浸润性远远低于有铅无铅焊膏的浸润性远远低于有铅 焊膏；焊膏；无铅焊膏的助焊剂含量通常要高于有铅焊膏，铅合无铅焊膏的助焊剂含量通常要高于有铅焊膏，铅合金的比重较低；金的比重较低；由于缺少铅的润滑作用，焊膏印刷时填充性和脱膜由于缺少铅的润滑作用，焊膏印刷时填充性和脱膜性较差。性较差。将将焊盘开口内侧修改成弓形焊盘开口内侧修改成弓形 TLW 0201等高密度的元器件采用激光等高密度的元器件采用激光+电抛光、或电抛光、或电铸更
21、有利于提高无铅焊膏填充和脱膜能力。电铸更有利于提高无铅焊膏填充和脱膜能力。（a a）一般情况下，印刷工艺不会受到太大的影响。）一般情况下，印刷工艺不会受到太大的影响。（b b）因为无铅的低浸润力问题。回流时自校正（）因为无铅的低浸润力问题。回流时自校正（Self-Self-alignalign）作用非常小，因此印刷精度比有铅时要求更高。）作用非常小，因此印刷精度比有铅时要求更高。（c c）无铅焊膏的助焊剂含量高于有铅焊膏，合金的比重较）无铅焊膏的助焊剂含量高于有铅焊膏，合金的比重较低，印刷后焊膏图形容易坍塌；另外由于无铅焊剂配方低，印刷后焊膏图形容易坍塌；另外由于无铅焊剂配方的改变，焊膏的粘性
22、和流变性、化学稳定性、挥发性等的改变，焊膏的粘性和流变性、化学稳定性、挥发性等也会改变。因此有时需要调整印刷工艺参数。特别对于也会改变。因此有时需要调整印刷工艺参数。特别对于大尺寸大尺寸PCBPCB、开口尺寸大小悬殊大、以及高密度的产品，、开口尺寸大小悬殊大、以及高密度的产品，有可能需要重新设置印刷参数。有可能需要重新设置印刷参数。（d d）由于粘性和流变性变化，每次印刷后会有些无铅焊膏）由于粘性和流变性变化，每次印刷后会有些无铅焊膏粘附在刮刀上，因此印刷周期可能需要放慢。粘附在刮刀上，因此印刷周期可能需要放慢。虚焊、气孔、立碑等缺陷，还虚焊、气孔、立碑等缺陷，还特点特点对策对策高高温温设备耐
23、高温，加长升温预热区，设备耐高温，加长升温预热区，炉温均匀，增加冷却区炉温均匀，增加冷却区助焊剂耐高温；助焊剂耐高温；PCB耐高温；元器件耐高温；耐高温；元器件耐高温；增加中间支撑；增加中间支撑；工工艺艺窗窗口口小小预热区缓慢升温，预热区缓慢升温，给导轨加热给导轨加热，减小减小PCB及大小元器及大小元器t；提高浸润区升温斜率，避免助焊剂提前结束活化反应；提高浸润区升温斜率，避免助焊剂提前结束活化反应；尽量降低峰值温度，避免损害尽量降低峰值温度，避免损害PCB及元器件；及元器件；加速冷却，防止焊点结晶颗粒长大加速冷却，防止焊点结晶颗粒长大，避免枝状结晶的形成；避免枝状结晶的形成；对湿敏器件进行去
24、潮处理。对湿敏器件进行去潮处理。润润湿湿性性差差提高助焊剂活性；增加焊膏中助焊剂含量；提高助焊剂活性；增加焊膏中助焊剂含量；增大模板开口尺寸，焊膏尽可能完全覆盖焊盘；增大模板开口尺寸，焊膏尽可能完全覆盖焊盘；提高印刷与贴装精度；提高印刷与贴装精度；充充N2可以减少高温氧化，提高润湿性。可以减少高温氧化，提高润湿性。a a 不同金属含量的焊膏有不同的温度曲线，应按照焊膏加不同金属含量的焊膏有不同的温度曲线，应按照焊膏加工厂提供的温度曲线进行设置（工厂提供的温度曲线进行设置（主要控制各温区的升温速主要控制各温区的升温速率、峰值温度和回流时间率、峰值温度和回流时间）。）。b b 根据根据PCBPCB
25、板的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小。板的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小。c c 根据表面组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及根据表面组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及有无有无BGABGA、CSPCSP等特殊元器件进行设置。等特殊元器件进行设置。d d 还要根据设备的具体情况，例如加热区长度、加热源材还要根据设备的具体情况，例如加热区长度、加热源材料、再流焊炉构造和热传导方式等因素进行设置。料、再流焊炉构造和热传导方式等因素进行设置。热风炉和红外炉有很大区别，红外炉主要是辐射传导，热风炉和红外炉有很大区别，红外炉主要是辐射传导，其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双其优点
26、是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊时面焊时PCBPCB上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀。在上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀。在同一块同一块PCBPCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色器件周围的焊点和大体积元器件达到焊接为了使深颜色器件周围的焊点和大体积元器件达到焊接温度，必须提高焊接温度。温度，必须提高焊接温度。热风炉主要是对流传导。其优点是温度均匀、焊接质量热风炉主要是对流传导。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺点是好。缺点是PCBPCB上、下温差以及沿焊接炉长度方向温度梯上、下温差以及沿焊接炉长度方向温度梯度
27、不易控制。度不易控制。e e 还要根据温度传感器的实际位置来确定各温区的设还要根据温度传感器的实际位置来确定各温区的设置温度。置温度。f f 还要根据排风量的大小进行设置。还要根据排风量的大小进行设置。g g 环境温度对炉温也有影响，特别是加热温区短、炉环境温度对炉温也有影响，特别是加热温区短、炉体宽度窄的再流焊炉，在炉子进出口处要避免对流体宽度窄的再流焊炉，在炉子进出口处要避免对流风。风。（a.280a.280高温下的有效润滑。高温下的有效润滑。b.b.长达一个月的长效润滑时间，马达轴承脂润滑周期长达一个月的长效润滑时间，马达轴承脂润滑周期不少于一年不少于一年(热风马达轴承，板宽调节丝杆保养
28、时要打热风马达轴承，板宽调节丝杆保养时要打开焊炉中断生产，考虑到马达轴承润滑保养的难度开焊炉中断生产，考虑到马达轴承润滑保养的难度)。c.c.不污染环境，不影响操作人员健康。不污染环境，不影响操作人员健康。d.d.不影响产品的质量。不影响产品的质量。e.e.延长设备寿命延长设备寿命 。f.f.润滑油脂的闪点温度在润滑油脂的闪点温度在300300以上，减少火灾隐患。以上，减少火灾隐患。根据再流焊技术规范对再流焊炉进行参数设置（包括各温区的温度设置、传送速度、风量等），但这些一般的参数设置对于许多产品的焊接要求是远远不够的。例如较复杂的印制板要使最大和最小元件都能达到0.54m界面合金层厚度，当P
29、CB进炉的数量发生变化时、当环境温度或排风量发生变化时、当电源电压和风机转速发生波动时，都可能不同程度的影响每个焊点的实际温度。因此。由于，即使出现很小的工艺偏移，也可能会发生不符合技术规范的现象。由此可见，。，如元件偏移的测量等 ，可通过直接报告缺陷信息来决定全部装配过程的品质。该信息可用于决定制造过程的系统缺陷。左图是一个总结Pareto图分类的缺陷的报告。在本例中，最重要的缺陷是，。如果这些缺陷被消除，那么可得到重大的过程改进。左图显示通过逐个位置的检查特殊缺陷的发生，工程师可更好地分析缺陷的根源。在本例中，。由于这个至关重要，缺陷的根源将要求进一步的调查。特点特点对策对策高高温温设备耐
30、高温，抗腐蚀，加长预热区，设备耐高温，抗腐蚀，加长预热区，Sn锅温度均匀，增加冷锅温度均匀，增加冷却装置却装置助焊剂耐高温；助焊剂耐高温；PCB耐高温；元器件耐高温耐高温；元器件耐高温工工艺艺窗窗口口小小选择低选择低Cu合金，在合金中添加少量合金，在合金中添加少量Ni可增加流动性和延伸率可增加流动性和延伸率监测监测Sn-Cu焊料中焊料中Cu的比例，应的比例，应1%；监测焊料中监测焊料中Pb的比例，要控制焊点中的比例，要控制焊点中Pb含量含量0.05%；PCB充分预热（充分预热（100130），减小），减小PCB及大小元器件及大小元器件t；加速冷却，防止焊点结晶颗粒长大加速冷却，防止焊点结晶颗粒
31、长大，避免枝状结晶的形成。避免枝状结晶的形成。润润湿湿性性差差提高助焊剂活性；提高助焊剂的活化温度提高助焊剂活性；提高助焊剂的活化温度增加一些助焊剂涂覆量；增加一些助焊剂涂覆量；注意注意PCB与元器件的防潮、防氧化保存。与元器件的防潮、防氧化保存。充充N2可以减少焊渣的形成。可以减少焊渣的形成。无铅返修相当困难，主要原因：无铅返修相当困难，主要原因：无铅焊料合金润湿性差。无铅焊料合金润湿性差。温度高温度高(熔点从熔点从183 上升到上升到 217)（简单（简单PCB235，复杂，复杂PCB260）（由于手工焊接暴露在空气中焊接，散热快，因此无铅（由于手工焊接暴露在空气中焊接，散热快，因此无铅焊
32、接烙铁头温度需要在焊接烙铁头温度需要在280360 左右）左右）工艺窗口小。工艺窗口小。造成造成PCB和元件损坏的最高温度没有变化和元件损坏的最高温度没有变化 (290)选择适当的返修设备和工具选择适当的返修设备和工具 正确使用返修设备和工具正确使用返修设备和工具 正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料 正确设置焊接参数正确设置焊接参数()适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修过程中一定要小心，过程中一定要小心，。Sn-Pb 温度温度 ()0 2 4 6 80 2 4 6 8(时间时间sec)sec)造成造成PCB和元件损坏的
33、最高温度没有变化和元件损坏的最高温度没有变化 (290 C)无铅工艺窗口小无铅工艺窗口小Sn-PbSn-Ag-Cu焊接五步法焊接五步法1.准备焊接：准备焊接：清洁烙铁清洁烙铁2.加热焊件：加热焊件：烙铁头放在被焊金属的连接点烙铁头放在被焊金属的连接点3.熔锡润湿：熔锡润湿：添加锡丝，锡丝放在烙铁头处添加锡丝，锡丝放在烙铁头处4.撤离焊锡：撤离焊锡：撤离锡丝撤离锡丝5.停止加热：停止加热：撤离烙铁撤离烙铁 （每个焊点焊接时间（每个焊点焊接时间23s）手工焊接中的错误操作手工焊接中的错误操作1.1.过大的压力：对热传导未有任何帮助（氧化的烙铁），过大的压力：对热传导未有任何帮助（氧化的烙铁），凹痕
34、、焊盘翘起。凹痕、焊盘翘起。2.2.错误的烙铁头尺寸：接触面积、热容量、形状长度。错误的烙铁头尺寸：接触面积、热容量、形状长度。3.3.过高的温度和过长时间。过高的温度和过长时间。4.4.锡丝放置位置不正确，锡丝放置位置不正确，不能不能形成热桥。形成热桥。焊料的传输不能焊料的传输不能有效传递热量。有效传递热量。5.5.不合适的使用助焊剂。不合适的使用助焊剂。6.6.其他：剪腿、元件不平、导线之间的连接、热缩管。其他：剪腿、元件不平、导线之间的连接、热缩管。虽然国际国内都在不同程度的应用无铅技术，但目前虽然国际国内都在不同程度的应用无铅技术，但目前还处于过渡和起步阶段，从理论到应用都还不成熟。主
35、还处于过渡和起步阶段，从理论到应用都还不成熟。主要表现在以下几方面：要表现在以下几方面：传统传统Sn/Pb焊料已经应用了近一个世纪、研究了五十焊料已经应用了近一个世纪、研究了五十多年，而无铅只有十余年。多年，而无铅只有十余年。对无铅焊接机理研究、对不同对无铅焊接机理研究、对不同无铅焊料合金与不同无铅焊料合金与不同被焊接金属表面（包括元器件端头和被焊接金属表面（包括元器件端头和PCBPCB焊盘）焊接后形焊盘）焊接后形成的成的界面合金层的结构等界面合金层的结构等认识还认识还不成熟。不成熟。对无铅焊接的材料、工艺、设备、焊点检验标准等方面都对无铅焊接的材料、工艺、设备、焊点检验标准等方面都没有统一的
36、认识和标准。没有统一的认识和标准。美国美国IPC没有标准（没有标准（04年年11月推出月推出IPC A-610D草案）。草案）。日本只有企业标准，也没有国家标准。日本只有企业标准，也没有国家标准。对无铅焊接的焊点以及焊接界面合金层的结合强度研究还对无铅焊接的焊点以及焊接界面合金层的结合强度研究还没有研究清楚。没有研究清楚。无论国际国内无铅应用技术非常混乱，大多企业虽然焊接材无论国际国内无铅应用技术非常混乱，大多企业虽然焊接材料无铅化了，但元器件焊端仍然有铅。料无铅化了，但元器件焊端仍然有铅。究竟哪一种无铅焊料更好？究竟哪一种无铅焊料更好？哪一种哪一种PCB焊盘镀层对无铅焊更有利？焊盘镀层对无铅
37、焊更有利？哪一种元器件焊端材料对无铅焊接焊点可靠性更有利？哪一种元器件焊端材料对无铅焊接焊点可靠性更有利？什么样的温度曲线最合理？什么样的温度曲线最合理？无铅焊对印刷、焊接、检测等设备究竟有什么要求无铅焊对印刷、焊接、检测等设备究竟有什么要求都没有明都没有明确的说法。确的说法。对无铅焊接技术对无铅焊接技术众说纷纭，各有一套说法、各有一套做法。这众说纷纭，各有一套说法、各有一套做法。这种状态对种状态对无铅焊接产品的无铅焊接产品的非常不利。非常不利。因此因此 无无Pb和有和有Pb混用时，焊接后在焊点与焊端交界处会加混用时，焊接后在焊点与焊端交界处会加剧分层剧分层Lift-off（剥离、裂纹）现象。
38、（剥离、裂纹）现象。Pb在在1%左右的左右的微量时发生焊点剥离的概率最高。微量时发生焊点剥离的概率最高。这意味着来自元件、这意味着来自元件、PCB镀层的微量镀层的微量Pb混入，将容易发生混入，将容易发生 关于分层关于分层Lift-off（焊点剥离、裂纹）现象的机理还要（焊点剥离、裂纹）现象的机理还要继续研究。当焊料、元件、继续研究。当焊料、元件、PCB全部无全部无Pb化后是否不化后是否不会产生会产生Lift-off现象了，也要继续研究。现象了，也要继续研究。无铅焊料中的无铅焊料中的Pb对长期可靠性的影响是一个课题，需要对长期可靠性的影响是一个课题，需要更进一步研究。初步的研究显示：更进一步研究
39、。初步的研究显示：，当含量在某一个中间范围时，当含量在某一个中间范围时，影响最大，这是因为在最后凝固形成结晶时，在影响最大，这是因为在最后凝固形成结晶时，在Sn枝界枝界面处，有偏析金相形成，这些偏析金相在循环负载下开面处，有偏析金相形成，这些偏析金相在循环负载下开始形成裂纹并不断扩大。例如：始形成裂纹并不断扩大。例如：25的的Pb可以决定可以决定无铅焊料的疲劳寿命，但与无铅焊料的疲劳寿命，但与Sn-Pb焊料相比，可靠性相焊料相比，可靠性相差不大。差不大。目前正处在无目前正处在无Pb和有和有Pb焊接的过度转变时期，大部分焊接的过度转变时期，大部分无无Pb工艺是使用无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在
40、工艺是使用无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在“无铅无铅”焊点中，铅的含量可能来源于元件的焊端、焊点中，铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或引脚或BGA的焊球。的焊球。对于波峰焊，由于元件引脚对于波峰焊，由于元件引脚Pb-Sn电镀层不断融解，焊电镀层不断融解，焊点中铅的含量需要进行监测。点中铅的含量需要进行监测。Pb在在1%左右的微量时发生焊点剥离的概率最高。左右的微量时发生焊点剥离的概率最高。有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘与元件焊端，助的有铅焊料先熔，覆盖焊盘与元件焊端，助焊剂排不出去，造成气孔。焊剂排不出去，造成气孔。有铅焊
41、料的温有铅焊料的温度曲线，有铅焊料先熔，而度曲线，有铅焊料先熔，而 陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率（温度的变化速率）陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率（温度的变化速率）非常敏感，但对实际的温度并不敏感。非常敏感，但对实际的温度并不敏感。铝电解电容对温度极其敏感。铝电解电容对温度极其敏感。连接器和其他塑料封装元件（如连接器和其他塑料封装元件（如QFP、PBGA）在高温时失）在高温时失效明显增加（如分层、苞米花、变形等）。效明显增加（如分层、苞米花、变形等）。粗略统计，粗略统计，温度每提高温度每提高10，潮湿敏感元件（，潮湿敏感元件（MSL）的敏感）的敏感度升一级，可靠性降级。度升一级，可靠性降级。措施：措施：。电气电气 a 无铅焊料和无铅焊端无铅焊料和无铅焊端效果最好。效果最好。b 无铅焊料和有铅焊端无铅焊料和有铅焊端目前普遍使用，可以应用，目前普遍使用，可以应用，但必须控制但必须控制Pb、Cu等的含量，要配制相应的助焊剂，等的含量，要配制相应的助焊剂，还要严格控制温度曲线等工艺参数，否则会造成可靠还要严格控制温度曲线等工艺参数，否则会造成可靠性问题。性问题。c 有铅焊料和无铅焊端有铅焊料和无铅焊端效果最差，效果最差，不建议采用。不建议采用。
