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无铅波峰焊和无铅回流焊的趋势及要求

编辑:浙江亿明波峰焊有限公司   时间:2014/05/14   字号:
摘要:无铅波峰焊和无铅回流焊的趋势及要求
一、无铅工艺采用的原因,为何要改换无铅波峰焊、无铅回流焊设备?
    铅是一种有毒的重金属,人体过量吸收会引起中毒,摄入少量则可能对人的生殖、神经系统和智力系统造成影响,现在全球电子行业每年要消耗60000吨左右的焊料,而且这个数字还在不断增加,由此造成的含铅盐工业渣滓严重污染环境,全世界纷纷呼吁减少铅的使用,走在前列的欧洲、日本的许多大公司正在大力研发无铅替代合金,并已实现在2002年开始电子产品装配中逐步减少铅的使用。2004后年彻底消除工业中铅的大量使用。(目前在电子行业中,使用广泛的铅是,传统的焊料成份63Sn/37Pb)。
 
    二、市面上常用的一些无铅替代物:
    1、在波峰焊和回流焊中应用的合金焊料:99、3Sa/0、7Cu熔点为227℃
(就材料而言,几种新型的焊膏已投放市场,但不能替代现有的铅锡焊料,它们都需要做相应的工艺调整,新型焊膏相对于传统焊膏的主要区别是熔点相对较高,常用无铅波峰焊膏的熔点通常在217℃-225℃)
    2、在焊膏中应用的合金:96、5Sn/3、5Ag熔点为221℃95、5Sn/4、0Ag/0、5Cu熔点为217℃
 
    三、怎么样的无铅替代物才符合要求:
    1、导电性。
    2、具有良好的润湿性。
    3、导热性好。
    4、较小的固液共存范围:大多专家建议此温度范围控制在10℃之内,以便形成良好的焊点。  如果合金凝固范围太宽,则有可能发生无铅波峰焊点开裂,使电子产品过早损坏。
    5、供货能力。
    6、生产的可重复性,焊点的一致性:由于电子装配工艺是一种大批量制造工艺,要求其重复性和一致性要保持较高的水平,如果某些合金成份不能在大批量条件下重复制造,或者其熔点在批量生产时由于成份的改变而发生较大的变化,便不能予以考虑。
    7、焊点外观:焊点外观应与锡/铅焊料的外观应接近。
    8、与铅的兼容性:由于短期内不会立刻全面转型为无铅系统,所以铅可能仍会用于PCB焊盘和元件的端子上,焊料中如掺如钻,可能会使焊料合金的熔点降的很低,强度大大降低。
    9、低毒性:合金成份必须无毒。
    10、良好的物理特性(强度、拉伸、疲痨):合金必须能够提供Sn63/Pb37所能达到的强度和可靠性,而且不会在通过器件上出现突起的角焊缝。
    11、价格:许多厂商都要求价格不能高于63Sn/37Pn,但目前,无铅替代物的成品都比63Sn/37Pb高35%。
    12、溶点:大多数厂家要求固相温度最小为150℃,以满足电子设备的工作要求。液相温度则视具体应用而定。
    波峰焊用焊条:为成功实现无铅波峰焊,液相温度应低于265℃。
    手工焊用焊锡丝:液相温度应低于烙铁工作温度345℃。
    焊膏:液相温度应低于250℃。
 
    四、关于回流焊的温度曲线:
    1、较高的熔点急剧缩小了工艺窗口,铅锡焊料的熔点是183℃,其完全液化的温度为205℃-215℃,而印刷电路板的极限温度为230℃-240℃,现存的工艺余量为15℃-35℃;常用的无铅回流焊料的熔点是217℃-220℃,其完全液化温度为225℃-235℃,由于PCB板的板限温度没有改变,工艺余量就缩小到5℃-15℃,如果狭窄的工艺余量要求回流焊炉现具有很高的重复精度,以及具有严密的电路板表示温差。
    2、液化时间加长:传统的有铅焊膏的液化时间为40s-60s;无铅回流焊膏的液化时间一般为60s-90s。
    如果保证液化时间以及液化温度就必然会有很高的峰值温度大概260℃,这必然会对PCB板和元件造成热冲击甚至损坏。
    解决方法:
    ①相同生产能力情况不尽量缩短加热区的总体尺寸,以减小氧化;
    ②各独立温度尺寸减小,同时增加加热区数量,便于工艺调整;
    ③使用2个以上加热温区做焊接温区;
    ④熔锡之前助焊剂的预热温度不变;
    ⑤设计新型的中间支撑装置,减小由于中间支撑装置而带来的分布偏差变大的问题。
    ⑥推荐使用氮气保护工艺(非必要);

 

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