无铅焊料及相应工艺

控我制国正铅在的拟使定用的《电子信息产品生产污染防
治管理办法》规定：
自2019年7月1日起投放市场的国家重点监 管目录内的电子信息产品不能含有铅、汞、 镉、六价铬、聚合溴化联苯（PBB）或者聚 合溴化联苯乙醚（PBDE）《注：阻燃添加剂》 等。
但替代物的研发是一个庞大细碎的工程， 牵涉到整机厂家、元器件厂家及其国外供货 商。中国尚缺少马上能投入应用的替代物。
无铅焊料的研究状况
寻求年使用量为5-6万吨的Sn-Pb焊料的替 代品
十个基本要求： 1. 其全球储量足够满足市场要求。（铟、铋等不行） 2. 无毒性。（镉、碲、锑等不行） 3. 能被加工成需要的所有形式。（焊丝、焊膏、焊条） 4. 替代合金也可以再循环利用。（不能包含多种金属元素） 5. 相变温度（固/液）与Sn-Pb焊料相近。 6. 合适的物理性能。（电导率、热导率、热膨胀系数等） 7. 与现有元器件基板、引线及PCB材料在金属学性能上兼容。 8. 足够的力学性能：剪切强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热
温度提高可能损伤温度敏感元器件，塑封器件开裂等 很多元器件能承受的温度都在262℃以下。
价格和质量相近时，76%的消费者会选择具有环境安全性的产品。
如：日本所有大型消费类电子产品公司都在大量生产无铅电子产 品，推销时使用“绿色产品”作为竞争卖点。松下2019年推出 了微型CD播放机，包装上用一片绿色的树叶作为环保安全标志， 市场份额从4.7%增长到15%。
在市世场贸组竞织原争则下分，析同样也是市场准入门槛的环保法
机疲劳抗力、金属学组织的稳定性。 9. 良好的润湿性。 10. 可接受的成本价格。
定义无：铅焊料产中品铅含量的重量百分比小于1%
注意：1） 只对焊料，不对整个产品。 2）•铅含量超过85%的焊料不包括在内。
目前已经有超过100个无铅焊料的专利，由于性能 与价格方面的原因，只有其中一小部分可以实用化。
令将直接影响各国的产品进出口额。
发达国家这几年设置的贸易壁垒正从关税型转向技术 型，往往表现为掌握核心技术后，再提高进入门槛。 不应排除从原材料环节就实施行业控制的可能性。
现北美电子制造商所经受的压力是经济上的，而不是 法令上的。为消除其产品再不能出口到亚洲和欧洲电 子市场的危险，制造商们正在寻找可行的含铅焊锡的 替代者，包括无铅焊锡材料与可导电性胶 。
Fra Baidu bibliotek
特殊用途 99.3Sn-0.7Cu, 96.5Sn-3.5Ag
日本：回流焊 ••Sn-(2-4)Ag-(0.5-1)Cu •
••
Sn-(2-4)Ag-(1-6)Bi •
波峰焊 Sn-(2-4)Ag-(0.5-1)Cu•
•
Sn-0.7Cu (加In1-3%)
首选 96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu
印控制制电路铅板的及使其用装配的无铅化要求
PCB表面采用锡铅焊料作可焊和防氧化涂层时带来的问 题：
1. PCB加工过程（电镀锡铅工序、腐蚀后锡铅退除工序、 喷锡工序等）会接触到铅。
2. 锡铅电镀等含铅废水及热风整平(喷锡)的含铅气体对 环境带来影响。
3. 在目前高密度互连产品中并不完全适宜（平整度不够、 硬度不够、接触电阻太大 ）。
无铅焊料及相应工艺
主要内容
一. 控制铅的使用 二. 无铅焊料的研究状况 三. 推荐选用的无铅焊料 四. 无铅焊料的选用 五. 实施无铅焊接工艺主要相关问题 六. 导电性胶
铅在控各制种铅产的品使中的用使用量
产品
使用量 产品
蓄电池•
80.81% 电缆
氧化物（油画、 4.78%
玻璃、陶瓷、 颜料等）•
从欧洲到日本、美国，都已先后把治理“电 子垃圾”作为当务之急。
控日本制电铅子的工使业协用会于2019年决定，主动在电子组装
中去除铅。目标是2019年50%电子产品无铅，2019 年完全无铅。
欧洲议会于2019年12月通过决议草案，在2019年7 月1日起开始全面禁止使用含铅电子焊料。
80年代初，美国立法禁止在汽油与管道焊接中使用 铅；1992年的Raid法案（尚未立法）中即包含了电 子组装中禁用铅。美国NEMI于2019年成立专门工 作组，目标是帮助北美公司在2019年启动无铅电子 组装，到2019年全面实现电子产品无铅。
PCB装配中采用锡铅焊料进行波峰焊、再流焊或手工焊 操作中都有铅气体存在，影响人体和环境。同时在PCB 上留下更多的铅含量。
市市场需场求就竞足争以推分动无析铅电子组装
分析表明：
20%的消费者在购买产品时会积极考虑其对环境的影响。
45%的消费者会由于其环境安全性而购买某种产品。
50%的消费者在发现某产品危害环境时会转向其它品牌。
铸造 管道 非电子焊料
弹药
4.69% 电子焊料
铅箔纸
1.79% 其他
使用量 1.40% 1.85% 0.72% 0.70% 0.49% 2.77%
铅控元制素铅的的毒使性•用：毒害神经系统和生育系统，
特别是危害儿童的神经发育。
大部分电子垃圾最后都是埋在地下，经渗透 会对土壤造成严重污染，甚至渗入地下水危 及人体健康。焊料由于技术和成本问题很难 回收，而许多使用更多铅的产品，在全世界 大部分市场都得到严格的控制和有效的回收。
无铅焊料的选用
将来不可能有一种所谓“标准”的无铅焊料， 几种不同的无铅焊料各有利弊，其选用取决 于产品和工艺的具体要求。
无铅焊料由于其填加成分价格较高，故其价 格明显高于锡铅焊料。
在选用无铅焊料时，要特别注意避开专利问 题。
1 ）实需施要更无高铅的工焊艺温接度工艺主要相关问题 以回流焊为例：普通含铅焊膏的温度工艺窗口为208235 ℃，而无铅焊膏因为熔点高、润湿性差、回流时 自对位能力较差，其温度工艺窗口为242-262 ℃。
实用化焊料通常按熔点范围分类：• 1) 低熔点 ：<180℃ 2）等同熔点：180-200 ℃ 3）中熔点：200-230 ℃ 4）高温合金：230-250 ℃
美推国荐：选回流用焊的9无5.5铅Sn焊-3料.9Ag-0.6Cu (217 ℃)
波峰焊 99.3Sn-0.7Cu (227 ℃)
欧洲：通用 95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu