无铅焊接技术知识
无铅焊接和可靠性测试
2.4.5无铅可靠性常见测试项目 • 5、机械强度试验 • 主要检查焊点的机械强度，通常称为 pull/push试验。 • 严格来讲，这种试验不能归入可靠性测试 的项目。但如果强度试验前，经过时间、 条件方面的预处理，就属于可靠性测试的 项目。
2.4.6无铅可靠性常见测试项目
• 6、机械疲劳试验 这种试验主要应用在电路板上，通过施加交变 的载荷，验证焊点或者PCB的抗疲劳性能。
2.4 无铅可靠性测试的内容
• 涉及无铅的材料、工艺、产品，需要进行 规定时间和规定条件下、能否完成规定功 能的测试，均属于无铅可靠性测试的内容。
2.4.1无铅可靠性常见测试项目
• 1、元器件耐热性试验 主要验证元器件在经过无铅焊接较高温 度的工艺条件，封装的完好性。
2.4.2 无铅可靠性常见测试项目 • 2、元器件可焊性试验 主要验证元器件经过长期储存后引脚的可焊性。
• 由于合金组分大于3以后在冶金和研究方面 变的异常复杂，目前应用较多的合金系统 仍为二元或者三元，其中SnAgCu三元合金 占主导地位。
1.2.4 无铅材料的种类
• 下表是目前一些国际知名公司的应用
1.2.5 无铅材料方面的专利
Mitasubishi Alpha Nihon Senju Indium AT&T Hitachi MitsuiM&S IBM Matsushita 0 10 20 30 40 50
1.3.1 无铅材料的认证
• 和锡铅相同，无铅材料也需分别制造为焊膏paste、 焊棒bar、焊线wire来使用。
• 和锡铅相同，无铅材料也需要分别通过现有的各 种国际标准、国家标准、行业标准的测试认证。 这方面IPC、IEC、Bellcore等国际组织，GB、 BS、DIN、ASTM、JIS等国家标准，以及SJ、 YD、GJB、MIL等行业均有大量规定。 • 和锡铅不同，那么究竟不同在什么地方呢？
0-SMT无铅焊接与问题分析解决 培训7-无铅焊接可靠性讨论及过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题
无铅：SAC305 有铅：Sn-37Pb
峰值温度 235~245℃ 210~230℃
液相时间 IMC厚度 50~60s 不容易控制 60~90s 容易控制
与锡铅钎料相比，无铅钎料最大的不同是：
在再流焊和随后的热处理及热时效（老化）过程中金
属间化合物会进一步长大，从而影响长期可靠性
Sn-37Pb
Sn-A-gCu
温就能满足有铅焊料的焊接温度了，而无铅焊接时对于复
杂的产品焊接温度高达260℃，因此元器件封装能否耐高 温是必须考虑的问题了。
塑封元器件开裂失效的例子
高温影响器件内部连接的可靠性
受潮器件再流焊时， 在器件内部的气体膨胀使邦定点的根部“破裂”
跟部断裂
FC-BGA（flip chip）的内部结构
倒装芯片 凸点
Sn-Ag-Cu结晶组织 非平衡状态凝固：
固溶对方的元素。结晶的形状比 Sn先结晶，以枝晶状（树状）出 较规则，因此外观比较光滑 现，中间夹Cu6Sn5和Ag3Sn。
三．关于过渡时期无铅产品长期可靠性的讨论
长期可靠性没有定论
是高可靠产品获得豁免的主要原因之一
无铅产品长期可靠性问题
高温损坏元器件 机械震动失效 热循环失效
2. PCB焊盘表面材料
有铅 Sn/Pb热风整平（HASL） Ni/Au（化学镀Ni和浸镀金ENIG ， 俗称水金板） 无铅 无铅HASL Ni/Au
Cu表面涂覆OSP
浸银（I－Ag）
Cu表面涂覆OSP
浸银（I－Ag） 浸锡（I－Sn）
3. 元器件焊端表面镀层材料
有引线 元件 引线 材料 Cu Ni 42号 合金钢 有引线元器件焊端 表面镀层材料 有铅 无铅 Sn/Pb Sn Ni /Au Ni/Pd/Au Sn/Ag Sn/Ag/Cu Sn/Ag/Bi 无引线元器件焊端 表面镀层材料 有铅 无铅 Sn/Pb Sn Ni Ni/Pd/Au Sn/Ag Sn/Ag/Cu Sn/Ag/Bi Sn/Bi
无铅焊接工艺
1、IPC(美国电子电路和电子互连行业协会)：≤0.1wt% (1000ppm)
2、NEMI(国家电子制造创始组织)
: ＜ 0.1wt%
3、Europe EUELVD (欧盟废弃车辆回收指令)：＜0.1wt% Pb
4、U.S. JEDEC(电子元件工业联合会 ) ：＜0.2wt% Pb
铋容易与Sn/Pb形成低熔相 （形成的Bi-Pb相较脆且易于破裂) 铋会导致健康问题（如：使染色体畸变） 铋需要特殊的回收利用工艺 铋是铅矿的副产品 铋是脆性金属，在镀层中容易造成龟裂 润湿性不佳 材料、维护、人力等费用较高 有锡须生长之虞
(四)锡铜（Sn99.3% Cu0.7%)
ROHS (Restrictions of Hazardous Substances
关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令 )
WEEE（Waste Electrical and Electronic Equipment directive
关于报废电子电器设备指令 ) 执行期限：2006年7月1日
目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配应用 的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221℃ ，峰值温度为235-255℃时即可对 大多数无铅表面达到良好的可焊性
用于波峰焊的无铅焊料多为锡-银-铜或锡-铜
五、无铅波峰焊
建议的无铅焊料 – SnAgCu或SnCu
T (℃)300
250 200 150 100 50
二、无铅简介
(一)定义：迄今为止国际上尚无通用定义
1、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过 100ppm(Sony SS-00259)
2、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入 铅元素可认为是无铅
无铅浸焊与无铅波峰焊焊接注意事项
无铅浸焊与无铅波峰焊焊接注意事项自动浸焊1）无铅浸焊时锡炉的温度一般应设定为≤300oC。
无铅浸焊的最大问题在于Cu-Sn金属间化合物的清除问题，这一方面与Sn-Pb焊料相比会带来意想不到的困难。
无论是铜线、印刷电路板还是变压器等浸锡工艺，其上面的铜都会不同程度地向锡炉中的熔融焊料中溶解。
而Cu与Sn之间很容易形成金属间化合物，一般为Cu6Sn5，该化合物的熔点在500oC以上，因此它以固态形式存在。
传统的Sn63-Pb37合金其密度为8.80g/cm3，而Cu6Sn5的密度为8.28g/cm3。
因此在有铅制程中该化合物会浮于熔融焊料表面，比较容易清除。
但是在无铅制程中，由于无铅焊料的密度一般为7.40g/cm3左右，它的密度比Cu-Sn金属间化合物的密度要小，因此Cu-Sn金属间化合物会沉于锡炉底部而无法清除。
这些沉于锡炉底部的Cu-Sn金属间化合物会附着于设备底部的附件下，造成传热不良等问题。
因此，对于无铅浸焊工艺而言，定期清炉是一个迫不得已的工作。
依据客户的生产密度，我们建议平均1个月清炉1次。
2）浸焊工艺的另一个问题就是助焊剂的挥发问题。
液体助焊剂的载体为有机醇类物质，易于挥发并导致助焊剂比重增加，即助焊剂中作为活性成分物质的相对百分比增加。
这将带来焊后表面残留物增加等诸多问题。
因此，浸焊工艺中一定要严格控制助焊剂的比重，建议每天使用前都要用比重计检测一次。
如发现其比重超过助焊剂供应商的数据指标，则通过添加稀释剂的方法将比重调整为标准值。
无铅波峰焊1）无铅波峰焊工艺中时刻要注意到两个基本特点：由于无铅焊料熔点较高，因此需要较高的焊接温度；由于无铅焊料的润湿性较差，因此需要与之相配套的无铅专用助焊剂。
2）目前无铅波峰焊设备一般采用喷雾方式来涂敷助焊剂。
喷雾参数的调整以助焊剂能够均匀分布在印刷电路板表面且不会有垂滴为目标。
在满足这一要求的前提下，喷雾气压不宜过大。
与此同时，设计良好的波峰焊设备一般会将液体助焊剂中溶剂的挥发降到很小，但是还应该提醒自己定期检测液体助焊剂的比重。
线路板装配中的无铅工艺应用规则
线路板装配中的无铅工艺应用规则无铅工艺是一种环保型的电子零件焊接技术，逐渐在线路板装配中得到广泛应用。
下面将介绍在无铅工艺中的一些应用规则。
首先，无铅工艺需要使用无铅焊膏。
无铅焊膏一般由锡、银和铜等金属合金组成，可以代替传统的含铅焊膏。
在选择无铅焊膏时，需要注意其熔点和流动性，以确保焊接质量。
其次，无铅工艺对线路板的贴片元件有一定要求。
贴片元件应采用无铅焊接引脚的型号，并且引脚焊接垂直于线路板表面。
此外，在无铅工艺中，首选的焊接方式是表面贴装技术(SMT)，因为SMT可以更好地适应无铅焊膏的特性。
然而，对于一些无法采用SMT的特殊元件，可以考虑采用Through-hole技术，但需要注意保证焊接质量。
继续，无铅工艺中需要采取一些特殊措施以确保焊接质量。
例如，焊接温度和焊接时间要根据元件和线路板的要求进行调整，以避免焊接温度过高或焊接时间过长导致焊接不良。
此外，还需要注意焊接前对线路板和元件进行适当的清洗处理，以去除表面的污染物，确保焊接的可靠性。
最后，无铅工艺中需要对焊接后的线路板进行质量检测。
这包括进行外观检查，检查焊接是否均匀、焊点是否完整等；进行电性能测试，检测焊点的电阻、电容等参数；进行环境可靠性测试，以确保焊接的稳定性和耐久性。
总结起来，无铅工艺在线路板装配中的应用需要考虑选用无铅焊膏、合适的贴片元件、适当的焊接方式、调整焊接参数、进行清洗处理以及进行质量检测。
这些应用规则能够帮助我们实现环保电子装配，同时确保焊接的质量和稳定性。
随着环保意识的提高和全球环境保护政策的推动，无铅工艺在电子制造领域的应用逐渐成为主流。
无铅工艺相对于传统的含铅焊接工艺具有许多优势，比如环境友好、减少污染、提高焊接质量等。
因此，在线路板装配中，应用无铅工艺已经成为电子企业追求环保和高质量的重要举措。
首先，无铅工艺中的焊接材料是重要的考虑因素。
传统的含铅焊接工艺使用的是含有铅的焊锡合金，而无铅工艺需要使用无铅焊膏。
波峰焊无铅工艺
工艺参数设置
1 2 3
温度参数设置
根据材料特性和工艺要求，合理设置波峰焊设备 的温度参数，包括预热温度、焊接温度和冷却温 度等。
时间参数设置
根据产品特性和工艺要求，合理设置波峰焊设备 的时间参数，包括预热时间、焊接时间和冷却时 间等。
焊接质量不稳定
无铅焊料的熔点较高，焊接过程中容易出现不润湿、球状突起等问 题，需要选择合适的焊料和焊接工艺来解决。
兼容性问题
无铅工艺需要与传统的含铅工艺进行兼容，以确保产品的可靠性和稳 定性，需要进行充分的测试和验证。
05 无铅工艺的发展趋势与展 望
无铅工艺的技术创新与改进
新型无铅焊料的研发
针对无铅工艺的需求，研发出性能更优、可靠性更高的新型无铅 焊料，以提高焊接质量和可靠性。
汽车零部件的无铅焊接
汽车行业对于产品的质量和可靠性要求极高，无铅工艺的应用有助于提高汽车 零部件的焊接质量和可靠性。
汽车环保要求
随着汽车行业对环保要求的提高，无铅工艺的应用成为汽车行业实现环保目标 的重要手段之一。
无铅工艺面临的挑战与解决方案
成本问题
无铅焊料的价格相对较高，增加了生产成本，需要通过优化工艺和 降低废品率等方式来降低成本。
成熟阶段
目前，无铅工艺已经广泛 应用于电子制造、汽车、 通讯等领域，成为主流的 焊接技术之一。
02 波峰焊无铅工艺流程
前期准备
了解产品特性
人员培训
在开始波峰焊无铅工艺之前，需要充 分了解产品的特性，包括材料、尺寸、 结构等，以便制定合适的工艺方案。
对操作人员进行波峰焊无铅工艺的培 训，提高其技能水平和安全意识。
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术无铅焊接工艺技术是一种环保型的焊接工艺技术，它使用无铅焊料代替传统的含铅焊料，以达到环保和健康的目的。
随着环境保护意识的增强，无铅焊接技术逐渐受到人们的关注和认可。
本文将从无铅焊接的原理、特点、应用和发展趋势等方面进行浅析。
无铅焊接的原理无铅焊接是利用无铅焊料进行焊接的一种工艺技术。
在传统的焊接过程中，通常使用的焊料中含有大量的镉和铅等有害物质，这些物质对环境和人体健康都会带来一定程度的危害。
为了降低焊接过程对环境和人体健康的影响，逐渐提出了无铅焊接技术。
无铅焊接技术主要使用无铅焊料，通过特定的工艺和设备将焊料熔化，使其与焊接材料发生化学反应，形成牢固的连接，从而达到焊接的目的。
无铅焊接的特点1. 环保健康：无铅焊料不含有铅等有害物质，对环境没有污染，对焊工和操作人员也没有危害，符合现代环保和健康的要求。
2. 焊接效果良好：无铅焊料的使用不仅可以达到与传统焊料相同的焊接效果，还能够提高焊接工件的质量和耐蚀性能。
3. 生产成本较高：无铅焊料的生产成本相对于传统的含铅焊料较高，这也是制约其推广应用的一个重要原因。
4. 技术要求较高：使用无铅焊料进行焊接需要掌握一定的工艺技术和操作要求，操作人员需要接受专门的培训。
无铅焊接的应用无铅焊接技术在电子、汽车、航空航天、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
在电子领域，由于无铅焊料具有良好的导电性和连接性，能够满足微型电子设备对焊接质量和稳定性的要求，因此在手机、电脑、电子元器件等产品中得到了广泛应用。
在汽车领域，由于汽车工件对焊接质量要求较高，传统的含铅焊接技术逐渐被无铅焊接技术所替代，以满足环保和健康的需求。
在航空航天和医疗器械领域，无铅焊接技术也受到了越来越多的关注和应用。
无铅焊接技术的发展趋势随着环保和健康意识的增强，无铅焊接技术的应用前景将更加广阔。
在未来，无铅焊接技术将会成为焊接行业的主流技术，取代传统的含铅焊接技术。
随着科技的进步和工艺的改进，无铅焊接技术的生产成本将会降低，操作难度也会降低，从而更加便于推广和应用。
无铅制程知识讲座
无铅制程知识讲座尊敬的各位听众，大家好！今天我将为大家带来一场关于无铅制程的知识讲座。
无铅制程是现代电子制造过程中的一项重要技术，它不仅可以提高产品的品质，还能有效降低对环境的污染。
让我们一起来了解一下吧。
首先，让我们明确一下什么是无铅制程。
无铅制程是一种使用无铅焊料及处理方法的电子制造技术。
相对于传统的铅焊接技术，无铅制程具有更高的可靠性、更低的环境污染风险和更长的使用寿命。
在无铅制程中，我们使用的是一种称为无铅焊料的材料，它可以替代传统的含铅焊料，从而降低对环境和人体健康的潜在危害。
无铅制程的实施主要分为两个方面：一是无铅焊料的使用，二是无铅加工工艺的应用。
无铅焊料主要由锡、银、铜等元素组成，不含有害的铅成分。
在无铅制程中，焊接工艺的温度和时间需要进行严格的控制和调整，以确保焊接质量的稳定和可靠。
无铅制程带来的好处不仅仅是环境友好，还有一系列的技术优势。
首先，无铅制程可以提高产品的可靠性和稳定性。
铅焊接会加速器件的老化和腐蚀，而无铅焊接可以减少这种现象，延长产品的寿命。
其次，无铅制程还可以提高焊接质量和一致性。
无铅焊料的粘附性较强，能更好地与焊接表面结合，从而减少焊接缺陷和虚焊的风险。
此外，无铅制程还可以降低生产过程中的能源消耗和生产成本，提高企业的竞争力。
然而，我们也要认识到无铅制程带来的一些挑战与问题。
首先，无铅焊料相对成本较高，这增加了生产成本。
其次，无铅终端的使用寿命相对较短，需要维修和更新的频率更高。
最后，无铅制程在实施过程中还需要员工接受培训和技术支持，以确保焊接工艺的准确性和稳定性。
总之，无铅制程是一种环保、可靠的电子制造技术，对于提高产品品质和保护环境具有重要意义。
虽然无铅制程也面临一些挑战和问题，但通过技术改进和不断创新，我们相信无铅制程将会成为未来电子制造业发展的主流趋势。
谢谢大家！(此为人工智能文章生成，仅供参考。
)无铅制程作为一种环保、可靠的电子制造技术，具有广泛的应用前景和深远的影响。
无铅焊接特点及工艺控制及过渡阶段应注意问题
60~90 sec 30 sec
无铅焊膏 （Sn -Ag -Cu）
25~110 0C 100~200 sec 要求缓慢升温 110~150 0C 40~70 sec 150~217 0C 50~70 sec
20 sec 0.96~1.34℃/sec
235~245 0C 240 0C
• ② 无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。 • ③ 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 去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。 • ④ 缺陷多——由于浸润性差，使自定位效应减弱。 • 浸润性差，要求助焊剂活性高。
无铅再流焊焊点
①用于波峰焊的焊料：Sn-Cu或 Sn-Cu-Ni，熔点227℃。少量 的Ni可增加流动性和延伸率，减少残渣量。
• 高可靠的产品可采用Sn/Ag/Cu焊料，但不推荐， 因为Ag 的成本高，同时也会腐蚀Sn锅。
• 对不锈钢腐蚀率：Sn3Ag0.5Cu> Sn0.7Cu> Sn0.7Cu0.05Ni • 对Cu 腐蚀率：Sn3Ag.5Cu> Sn37Pb> Sn0.7Cu0.05Ni
表面光滑、光亮
Lead Free Solder Paste Grainy Surface
表面粗糙
Wetting is Reduced with Lead Free
Standard Eutectic Solder Joint
Lead Free Solder Joint
Typical Good Wetting Visible Fillet
240-235= 5 0C 50~60 sec 10 sec
无铅焊接技术的工艺特点
1. 无铅焊接技术的工艺特点:电子产品制造业实施无铅化制程需面临以下问题；1)焊料的无铅化；2)元器件及PCB板的无铅化; 3)焊接设备的无铅化、焊料的无铅化.到目前为止，全世界已报道的无铅焊料成分有近百种，但真正被行业认可并被普遍采用是Sn-Ag-Cu三元合金，也有采用多元合金，添加In,Bi,Zn等成分。
现阶段国际上是多种无铅合金焊料共存的局面，给电子产品制造业带来成本的增加，出现不同的客户要求不同的焊料及不同的工艺，未来的发展趋势将趋向于统一的合金焊料。
（1）熔点高，比Sn-Pb高约30度；（2）延展性有所下降，但不存在长期劣化问题；（3）焊接时间一般为4秒左右；（4）拉伸强度初期强度和后期强度都比Sn-Pb共晶优越。
（5）耐疲劳性强。
（6）对助焊剂的热稳定性要求更高。
（7）高Sn含量，高温下对Fe有很强的溶解性2. 鉴于无铅焊料的特性决定了新的无铅焊接工艺及设备1）元器件及PCB板的无铅化在无铅焊接工艺流程中，元器件及PCB板镀层的无铅化技术相对要复杂，涉及领域较广，这也是国际环保组织推迟无铅化制程的原因之一，在相当时间内，无铅焊料与Sn-Pb的PCB镀层共存，而带来 "剥离(Lift-Off)"等焊接缺陷,设备厂商不得不从设备上克服这种现象。
另外对PCB板制作工艺的要求也相对提高，PCB板及元器件的材质要求耐热性更好。
2）焊接设备的无铅化(1)波峰焊设备:由于无铅焊料的特殊性，无铅焊接工艺进行要求无铅焊接设备必须解决无铅焊料带来的焊接缺陷及焊料对设备的影响，预热／锡炉温度升高，喷口结构，氧化物，腐蚀性，焊后急冷，助焊剂涂敷，氮气保护等。
Ａ）无铅焊接要求的温度曲线分析：通过上述曲线图和金属材料学知识，我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点，温度T2最佳值应大于无铅锡的共晶温度，锡液焊接温度控制在2500C±20度（比有铅锡的温度要求更严），一般有高可靠要求的军用产品，△T＜300C，对于普通民用产品，建议温差可放宽到△T2＜50度（根据日本松下的要求）；预热温度T1比有铅焊要稍高，具体数值根据助焊剂和PCB板工艺等方面来定，但△T1必须控制在50度以内，以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性；焊接后的冷却从温度T3（250度）降至温度T4（100～150度），建议按7～11度/S的降幅梯度控制；温度曲线在时间上的要求主要是预热时间t1、浸锡时间t2、t3及冷却时间t4，这些时间的具体数值的确定要考虑元器件、PCB板的耐热性及焊锡的具体成份等多方面因素，通常t1在1.5分钟左右，t2+t3在3～5S之间。
无铅焊锡和焊接-简
无铅焊锡和焊接适合无铅焊锡电焊铁白光株式会社1．绪言烙铁是一个很简单及普遍的焊接工具,用焊锡或软锡即可焊接。
其方法是由已加热的烙铁头将热传到母材而由助焊剂的存在下将焊锡熔解进行接合。
在电气／电子产业上所用的电烙铁的构造是从①烙铁头②发热部③温度控制器的3个系统所成形。
用其烙铁来焊接后的好坏是受焊锡的合金组成及助焊剂性能很大的影响。
此外,依靠电焊铁的性能也很大。
此烙铁头是采用热传导性高的铜合金,其表面镀铁为了防止被焊锡侵蚀。
热源部一般是由镍铬线,坎瑟尔铁烙铝电阻丝陶瓷发热芯等加热电阻所形成。
电烙铁的烙铁头温度管理特别重要,采用传感器来调节温度可保持高精度。
下列是要求电烙铁的性能条件①烙铁头升温要快,蓄热量也要大②操作时温度降低少的③润湿性好的而且少被侵蚀的④重量轻,容易用的⑤容易更换烙铁头的等等。
但是这些条件有许多矛盾。
比如③的焊接性良好的电烙铁大多数是被焊锡侵蚀的倾向多难以两立。
2．研究目的用电烙铁来焊接时,一般采用含松脂焊锡的比较多,含松脂无铅焊锡制造上种类有限。
比如Sn-Zn系合金及Sn-Bi系合金等低溶点焊锡很难拉焊,合金本身也很容易氧化等等问题。
因此可使用Sn-Cu系合金,Sn-Ag系合金及Sn-Ag-Cu系合金等凝固温度为210-230℃含松脂焊锡。
下述事项是用含松脂焊锡来焊接时所产生的问题解决清楚而叙述其对策, 特别是焊接工具等的应付。
3．焊接工具的焊接问题用无铅焊锡来焊接时,比直今的Sn-Pb共晶焊锡来焊接要难。
此原因整理后可分类如下项目。
在此叙述的是代表性的无铅焊锡。
Sn-0.7%Cu(Sn-Cu系共晶焊锡溶点:227℃Sn-3.5%Ag(Sn-Ag系共晶焊锡溶点:221℃Sn-3.5%Ag-0.7%Cu(Sn-Ag-Cu系共晶焊锡溶点:217℃12① 焊接性恶劣有关焊接性用弯月图(新月图)来测试润湿性及用焊锡扩大试验来测试 面积的扩大而实行了评价。
(图1)至今的Sn-Pb 含松脂焊锡及无铅含松脂焊锡的扩大面积的比较图1 无铅焊锡的焊锡扩大性焊锡的润湿性用无铅焊锡与共晶焊锡来比较时几乎没有什么差别,只是比共晶 焊锡溶点高而已,所以如果将温度提高差不多一样。
无铅焊锡技术
區域 組織 建義合金
製程
美國 歐洲
NEMI IDEALs
Sn/3.9Ag/0.6Cu Sn/0.7Cu
Sn/3.8Ag/0.7Cu
Reflow Wave solder
reflow
歐洲 ITRI 日本 JEITA
Sn/Ag(3.4~4.1)/Cu(0.45~0.9
Sn/3Ag/0.5Cu
Reflow Wave Solder Hand soldering
（到12. 31.2006)
最後處理前的必 要採取程序
80-75% : 大型家電. 自動販賣機. 75-65% : IT 及通訊設備, 消費性電子產品.
80% : Gas contained tubes 70-80% : 其他
所有液體及元件上標示著含有害物質的，(PCB, 含汞元件, 乾電池, PWB/ > 10c㎡, 調色劑, Br-火燄阻燃劑, 石綿零件, CRT, CFC/HFC/HCFC/HC, gas containing tubes, LCD/ > 100ｃ㎡, outer electric wires, ceramic fibers, radio active components, electrolytic condensers/25mmtＸ25mmφ)在報廢前需先將有害物質去除.
Fig ; 錫銀合金二相圖
Fig ; Sn-Ag/3.0-Cu/0.5 結構圖
・ 可以理解，和錫銅合金相似，化合物 Ag3 Sn 存在將近 75% 的銀， 在低銀的一邊 Sn-Ag3 Sn 共晶合金結
A g 構是存在。
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四、無鉛特性的認識
3、錫鋅合金
・ 錫鋅合金的熔點和錫鉛合金熔點非常接 近，兩者都有極佳的機械性能及低成本 的優點。 錫鋅合金在實際應用上巳愈 來愈普遍。
无铅焊接技术
无铅焊接技术无铅焊接技术无铅化已成为电子制造锡焊技术不可逆转的潮流。
一、铅的危害铅会对人体的中枢神经造成危害，1㎡的铅产品，只有0.05mg对人体有影响，如果人吃进铅，有10%不能排出，如果是从空气吸入人体，有30%不能排出，欧洲工业组织（WEEE）要求2006年7月1日全球电子产品实行无铅（即推出ROHS标准之一）无铅的规定要求产品的每一部份不论大小都不能超过0.1%含量的铅。
二、无铅焊料1、满足条件：①从电子焊接工艺出发，为了不破坏元器件的基本持性，所用铅焊料的熔点为183℃，否则将超过电子元器件的耐热温度（240℃）②其次从可焊性的观点出发，必须与电子元件及PCB板的镀层有良好的润湿性。
③具耐热疲劳性能。
2、分类：SN—Ag系列SN—Ag-Cu系列SN—AB系列三、有铅焊接与无铅焊接的工艺区别：1、无铅工艺“吃铜现像”会更历害。
由于铅焊料：SN含量增大，所以加剧了焊料与镀层（铜、镍、锌）等的反应（扩散现像）。
温度越高，反应越激烈。
2、无铅焊接，更容易出现以下二种不良现像。
①裂缝：冷却过快等原因造成的。
②哑光：冷却过慢等原因造成的。
3、无铅焊料表面张力比有铅要大4、无铅工艺要求PCB板可焊性要比有铅工艺要好，单面板与通孔板的共同问题是可焊性低，熔点高，润湿性差，表面张力大，焊接时容易发生桥接、拉尖。
5、无铅焊接更容易在产生锡珠现像。
控制此现象采用一些措施：①采用活性大的助焊剂②PCB板要求绿油对锡珠反应不敏感③提升预加热温度，加长预加热时间④设置适当炉温四、手焊无铅工艺用普通烙铁焊接的话，由于烙铁头“吃铜现象”严重，易腐蚀，笔者强烈建议使用无铅电焊台工作，或最起码应使用长寿命无铅烙铁头，由于温度越高“吃铜现象”越严重，所使用电焊台亦不可一味地提高温度。
更多详细分析及资料请查阅：电烙铁焊接技术手工浸焊工艺波峰焊操作工艺回流焊操作工艺SMT操作工艺。
无铅焊接之IMC介绍
必須先生成良性的IMC才會有良好的焊接，但老化後
與銅底之間會生成惡性IMC。
X 50倍
X 200倍
X 500倍
•
IMC的基本性質
1.IMC是一種可以寫出分子式的”準化合物”,有一定的組 成及晶體結構!
2. IMC之生長與溫度和時間成正比。長成的厚度與 時間大約形成拋物線的關系。
3.過程中還會向主體銲料內崩離(Spalling)，以波焊最明顯。 此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加，久之會有脆化 的麻煩。
IMC的增厚，除了與溫度、時間有關系外，還與錫量多少 有關系。
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錫金IMC
焊錫與金層之間的IMC生長比銅錫合金快了很多，由先 後出現順序所得到分子式有AuSn、AuSn2、AuSn4等。 在150℃中老化300小時後，其IMC居然可增長到50μm 之厚，因而鍍金零件腳經過焊錫之後，其焊點將因IMC 生長太快，而變得強度減弱脆性增大。幸好仍被大量 柔軟的焊錫所包圍，故內中缺點尚不曝露出來。 有人做實驗將金線壓入焊錫中，於是黃金開始向四周 焊錫中擴散，逐漸開成白色散開的IMC,但若將金層鍍 在鎳面上，或在焊錫中故意加入少許的銦，即可大大 減緩這種黃金擴散速度達5倍之多。
IMC定義和分類
定義：指銲錫與被焊底金屬之間，在熱量(=溫度X時間)足夠 的條件下，錫原子和被焊金屬原子(如銅、鎳)相互結 合，滲入，遷移及擴散等動作，會很快在兩者之間形 成一層類似“錫合金”的化合物。稱為介面合金共化 物。英文稱Inter-metallic Compound 簡稱IMC。 分類：IMC以錫銅之間形成良性Cu6Sn5和惡性Cu3Sn最常見；
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錫銀IMC
錫與銀也會迅速形成的介面合金共化物Cu3Sn ，使得許多鍍 銀零件腳在焊錫後很快發生銀份流失入錫中，使焊點結構強 度惡化，即“滲銀Silver leaching” 為解決此問題，常有 在錫鉛63/37焊錫中加入少量的銀(2%)，成為62/36/2比例從 而減輕避免發生 “滲銀”現象，並解決焊點不牢的煩惱。 最近又興起銅墊浸銀處理(鍍銀層 4-6um)，在焊的瞬間銀熔 入焊錫主體中，最後焊點構成之IMC層仍為銅錫Cu6Sn5,即銀 層起到保護銅面不被氧化，此與有機護銅(OSP)極為類似。 應用：在SMT 改善有鉛焊錫品質，特別是0402以下零件貼片 時，若採用含銀的錫膏，則可避免很多空焊和墓碑不良。 小結：在錫鉛焊錫中加入少量的銀，可以改善錫銅IMC。
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术无铅焊接工艺技术是一种环保、高效、可靠的焊接方法，广泛应用于电子电路、汽车制造、航空航天等行业。
本文将对无铅焊接工艺技术进行简要分析，介绍其原理、优势和应用。
一、无铅焊接工艺技术的原理传统的焊接工艺中含有大量的铅成分，而铅是一种有毒有害物质。
为了保护环境和人类健康，各国纷纷禁止或限制使用铅焊。
无铅焊接工艺技术应运而生。
无铅焊接工艺技术主要包括无铅焊料和无铅焊接设备两个方面。
1. 无铅焊料无铅焊料主要包括无铅焊丝和无铅焊膏。
无铅焊丝由不含铅的合金组成，例如Sn-Ag-Cu合金。
这种合金的润湿性好，焊接接头可靠，且不会产生铅的环境污染。
无铅焊膏也是一种环保的焊接材料，用于手工焊接或波峰焊接。
无铅焊接设备包括无铅焊接工作台、无铅烙铁、无铅热风枪等。
这些设备能够提供适宜的焊接温度和焊接环境，从而确保无铅焊料的焊接性能和可靠性。
无铅焊接工艺技术相对于传统的铅焊接工艺具有以下几个显著的优势：1. 环保性无铅焊接工艺技术是一种环保的焊接方法，不含有毒有害的铅成分。
采用无铅焊接工艺技术可以减少焊接过程中对环境的污染，对保护生态环境具有重要意义。
2. 健康性无铅焊接工艺技术不含有有毒有害的铅成分，能够有效保护工人的健康。
在焊接过程中，工人不会吸入铅蒸气或接触到铅焊剂，有利于减少职业病的发生。
3. 焊接性能无铅焊接工艺技术采用优质的无铅焊料，能够确保焊接接头的可靠性和耐久性。
无铅焊接接头的电性能、机械性能和热冲击性能均优于传统的铅焊接接头。
对于波峰焊接工艺来说，采用无铅焊接工艺技术可以避免铅焊料在波峰焊接槽中的固溶和析出问题，保证波峰焊接接头的质量。
5. 符合国际标准随着全球环保意识的提高，越来越多的国家和地区出台了对铅焊接的限制措施。
采用无铅焊接工艺技术可以使产品符合国际环保标准，便于产品出口和市场竞争。
无铅焊接工艺技术已经在多个领域得到广泛应用，尤其是在电子电路、汽车制造和航空航天等行业。
1. 电子电路无铅焊接工艺技术在电子电路领域有着广泛的应用。
无铅焊接工艺研究
无铅焊接的工艺研究(中国电子科技集团公司第四十七研究所辽宁沈阳110032)【摘要】工业垃圾对环境的污染已成公害，随着人们环保意识的增强，一些国家和地区已明确提出禁止和消减使用有害物质，包括含铅焊料。
本文介绍对环保有利的无铅焊接，重点说明无铅焊接的背景，无铅焊料的技术现状和焊接工艺。
【关键词】无铅焊接无铅焊料工艺设备1、引言焊接在电子工业中是不可缺少的技术，长期以来，锡铅焊料以其较低的熔点、良好的性价比以及易获得而成为低温焊料中最主要的焊料系列。
但是近年来，由于技术的不断进步，电子产品不断向小型化、多功能化和高可靠性的方向发展，其应用领域也不断扩大，对焊料等互连材料提出了新的要求，在一些场合需要电子器件在高于100℃的环境下长期工作，这就要求焊点具有更高的强度和稳定的组织性能。
传统的共晶锡铅焊料由于熔点偏低，在高温下的组织粗化易造成机械性能的恶化。
另一方面，铅是一种具有毒素的金属元素，长期与含铅物质接触将对人体健康造成危害，同时还污染地下水和土壤，随着人类环保意识的日益增强，大范围禁止使用含铅物质的呼声越来越高。
2、无铅焊接技术背景无铅技术最早是欧盟(议会和理事会)于2003年1月提出，并颁布rohs指令，其全称是the restriction of the use of certainhazardous substances in electnical and electronic equipment，即在电子与电气设备中限制使用某些有害物质的指令，也叫2002/95/ec指令，2005年欧盟对2002/95/ec进行了补充，量化了六种有害物质的最大值，并以2005/618/ec决议的形式通过。
强制要求从2006年7月1日起，在欧洲市场销售的电子产品必须为无铅化要求。
我国是全球制造业大国，而且是出口大国，出口产品的70%以上涉及rohs指令，因此，我国政府十分重视相关问题。
2004年出台了《电子信息产品污染防治管理办法》，内容与rohs指令类似。
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术
无铅焊接工艺技术是一种环保型的焊接方式，相比传统的铅焊接工艺，无铅焊接工艺技术具有更多的优点。
本文将从无铅焊接工艺的特点、应用领域和发展趋势等方面进行浅析。
无铅焊接工艺技术的特点主要有以下几点。
无铅焊接工艺技术相对铅焊接工艺更加环保，不会产生铅污染，对于环境保护具有重要意义。
无铅焊接工艺技术的焊接接头质量更好，无铅焊料具有良好的润湿性和湿润性，可以提高焊接接头的可靠性和稳定性。
无铅焊接工艺技术在电子设备制造领域具有广泛的应用，逐渐取代了铅焊接工艺，成为主流的焊接方式。
无铅焊接工艺技术的应用领域主要有电子设备制造、汽车制造、航空航天等高端制造领域。
在电子设备制造领域，无铅焊接工艺技术可以保证电子产品的质量和可靠性，对于提高产品的性能有重要作用。
在汽车制造领域，无铅焊接工艺技术可以提高汽车的安全性和耐用性，对于提高汽车的质量有重要作用。
在航空航天领域，无铅焊接工艺技术可以保证航空航天产品的质量和可靠性，对于提高航空航天产品的性能有重要作用。
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无铅焊接工艺技术
１．无铅焊接技术的发展趋势
在传统的电子产品焊接工艺中，普遍都是使用含铅焊料，以至于大量的铅毒
存在于我们日常使用的电子产品中。
由于铅及其化合物属剧毒物质，容易污染地下水及土壤，给人类的生存环境带来严重危害，特别是对儿童的脑发育。
随着电子工业的快速发展，被废弃的电器制品将逐年增多，电子工业中电路板焊接使用的焊料几乎都含有铅。
其污染地下水和土壤，成为环境问题，近年来已引起人们的特别关注，特别是在发达国家。
（１）欧洲议会决议：欧洲电子工业计划在２００４年１月全面禁止含铅焊料的使用，在公元２００４年欧美将全力导入无铅锡膏的制程。
（２）日本ＮＥＣ、ＳＯＮＹ、松下、富士通、东芝等大型电子厂家在公元２０００年已开始导入无铅锡膏的制程。
（３）在中国，由于很多电子厂家是做欧美及日本的ＯＥＭ订单，越来越多地被他们的客户要求使用无铅焊料。
（４）同时更多的公司在申请ＩＳＯ１４０００认证时，都被要求使用对环境无害的原料和技术。
（５）在环境保护这个大前提下，法规和市场因素将起着更直接的作用。
中国在加入ＷＴＯ以后，也必将响应、加强世界环保条约。
因此，出于对环保的考虑，铅在２１世纪将被严格限用。
未来的市场发展趋势是使用含铅焊料的电子产品将无法进入国际市场。
对于电子组装企业来说，无铅焊接技术的应用已经是摆在面前必须解决的现实问题。
２．无铅焊接技术的工艺特点
无铅焊接工艺与传统Sn-Pb合金焊接工艺不同。
如熔点在183℃的Sn/Pb含铅焊料，其完全液化温度在205~215℃之间；一般PCB允许的最高温度在230~240℃。
采用无铅焊接工艺，因所使用的无铅焊料（目前已开发出来的）大多数合金熔点比传统的63Sn37Pb合金高40℃左右，熔点温度在195℃~227℃之间，完全液化
温度在240℃~250℃之间，这就意味着回流焊必须在更高的温度下进行；而PCB允许的最高温度必须保持不变，否则会超过PCB的材质许可温度（240℃），使PCB 损坏。
无铅双波峰焊设备的常规温度曲线
通过上述曲线图和金属材料学知识，我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点，温度Ｔ２最佳值应大于无铅锡的共晶温度，锡液焊接温度一仍控制在２５００Ｃ２０Ｃ（比有铅锡的温度要求更严），这样一般有高可靠要求的军用产品，△Ｔ２＜３００Ｃ，对于普通民用产品，建议温差可放宽到△Ｔ２＜５００Ｃ（根据日本松下的要求）；预热温度Ｔ１与有铅焊大致相同，具体数值根据助焊剂和ＰＣＢ板工艺等方面来定，但△Ｔ１必须控制在－５０Ｃ以内，以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性；焊接后的冷却从温度Ｔ３２５００Ｃ降至温度Ｔ４６０～８００Ｃ，建议按６～１２０Ｃ／Ｓ的降幅梯度控制；温度曲线在时间上的要求主要是预热时间ｔ１、浸锡时间ｔ２、ｔ３及冷却时间ｔ４，这些时间的具体数值的确定要考虑元器件、ＰＣＢ板的耐热性及焊锡的具体成份等多方面因素，通常ｔ１在１分钟左右，ｔ２＋ｔ３在３～４Ｓ之间。
上述参数要求对波峰焊接设备各相关部件提出了比有铅焊更高的要求：
Ａ、为了在有限的预热时间ｔ１里达到预热温度Ｔ１＋△Ｔ１而不造成温度冲击，根据国外的研究报告和日东实验比较，
建议采用：
１、ＰＩＤ模拟量＋远红外线辐射（菲利浦射灯＋特种玻璃）加热方式＋模拟量调压方式；
２、热风方式。
这种两种预热方式可获得较佳的预热曲线；
Ｂ、为达到温度Ｔ３２０Ｃ，建议采用间接加热方式＋ＰＩＤ模拟量控制方式（传统的直接加热方式很难做到２０Ｃ的均匀度）。
Ｃ、温度△Ｔ２优化值的获得，一般主要通过缩短两波峰的间距来实现，但两距离的缩短不是越短越好，同时还要考虑两波峰的波形不能干涉，并且第二
波峰的高度不得小于６～８ｍｍ以确保锡液对ＰＣＢ的板面压力。
日东公司通过与日本松下株式会社的合作，针对上述特性开发出适合无铅要求的专用型双波峰焊机ＳＡ－３ＪＳ，并已被松下、ＳＯＮＹ、东芝、先锋、嘉财等公司认可和采用。
该机型主要配置是Ｌ１２００ｍｍ长的专用远红外预热器；间接加热特种材料
的锡炉和强制冷却系统；人机界面控制系统和ＰＩＤ模拟量控制方式。
日东公司研制ＳＡ系列无铅波峰焊已完全符合无铅焊接要求，在一些方面已达到国际领先技术水平，推向市场后受到日本一些知名公司的信赖，台湾及国内一些导入无铅化制程的公司在向日东公司采购同时共同探讨无铅焊接工艺。
日东公司是一家具有十八年波峰焊发展历史的公司，作为一家上市公司，同时又是高新技术企业。
有实力，有责任承担起无铅焊接的研究开发，以回报十八年来支持日东公司的客户以及业内同仁，为世界环保事业作出贡献！
5.无铅焊料系列的熔点温度
焊料的组成熔融温度(℃)
Sn/Cu227
Sn/Ag221
Sn/Ag/Cu217
Sn/Bi/Ag205~215
Sn/Zn199
Sn/Bi138
６、无铅焊接工艺对ＰＣＢ板工艺要求及其它。
由于无铅焊料的成份特殊，对ＰＣＢ板制作工艺的要求也相对提高：ＰＣＢ板及元器件的材质要求耐热性更好，同时ＰＣＢ和元器件脚的材质必须在高温焊接时不被焊锡腐蚀，并且元器件脚材料的基本成份应与焊锡成份相一致等等。
７、无铅焊料焊接缺陷
１．冷却速度的问题
快速冷却可以细化晶粒，提高焊点的强度，但是快速冷却带来了一个问题，容易产生气孔，降低焊点的强度，而且快速冷却使焊点的内应力增大，容易导致焊点失效。
ＬＩＦＴＩＮＧＯＦＦ（剥离）（锡须）
2．润湿不良在焊接作业中是不能被接受的，它严重地降低了焊点的耐久性和延伸性，同时也降低了焊点的导电性及导热性。
其产生的原因及解决的办法：
１）ＰＣＢ和元件被外界污染物污染，这些污染物包括油、漆、脂等。
这些污染物可通过适当的清洗方式清除，可选择用清洗剂清洗。
２）ＰＣＢ及元件严重氧化。
可采用活性较强的助焊剂焊接作业或清洗铜箔表面、元件端线。
同时避免ＰＣＢ及元件长期存放。
３）助焊剂可焊性差。
研究助焊剂有无问题和助焊剂是否变质。
另外，助焊剂涂覆不均匀，同样容易造成润湿不良。
４）通过对实验板的分析，当其它工艺参数不变的情况下，Ｎ２保护环境下能够大大提高合金焊料的润湿性。
通过对实验板的显微镜观察，在Ｎ２环境下焊接的实验板不存在焊盘的润湿不良现象。
３．填充不足
在设计插件元件焊盘时，焊盘尺寸设计应合适。
焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成焊点不饱满，而较小的焊盘铜箔表面张力太小，形成的焊点为不浸润焊点。
当孔径比引线宽０．０５－０．２ｍｍ，焊盘直径为孔径的２－２．５倍时，是焊接比较理想的条件。
我们从ＰＣＢ的焊点设计可以看出，通孔直径为０．８ｍｍ，引线直径为０．６ｍｍ，其中的间隙是容许的最大间隙，在焊接过程中由于间隙太大导致填充不足。
另外，ＰＣＢ通孔内壁没有镀层，焊料不可能润湿内壁，液态焊料在润湿焊点时，外部表面张力大，焊点中心表面张力小，导致焊料向焊盘周围移动，导致通孔填充不足，如图３所示。
（ａ）（ｂ）焊点不足
焊点内的气孔
４．气孔形成气孔的原因可能是ＰＣＢ或元器件放置时间过长，造成受潮，也有可能是预热温度不够，没有蒸发掉助焊剂或焊盘上的水分，在焊接过程中造成气孔的形成。
从实验板的分析可知，此种气孔的数量较少，而且尺寸较少，不会影响到接头的可靠性。
８．缺陷解决方案
１．从实验板的分析可知，采用氮气保护相对于空气环境下的焊接，其缺陷率要大大减少，从而证实氮气保护可以大大提高ＰＣＢ的焊接质量；２．分析ＰＣＢ或试验引线是否防止时间过长，造成表面氧化过深，使可焊性下降；３．分析助焊剂是否失效，从而造成焊接过程中的桥连、润湿不良等焊接缺陷；４．预热温度是否过高，适当降低预热温度，桥连、润湿不良等焊接缺陷可能会大大减少，预热温度应根据助焊剂的要求设定，一般无铅焊接的预热温度在１１０－１３０左右；５．确定焊接温度是否正常，温度过低，相应会导致焊料的流动性不良，造成焊接缺陷，一般锡炉温度在２５０－２６５之间；６．波峰高度是否适宜，当波峰高度太大时，其与ＰＣＢ接触时的波峰温度会降低，而且焊料易氧化，造成焊接缺陷；７．ＰＣＢ与波峰的接触时间是否合理，如果接触时间太短，容易造成填充不足、焊点结合强度不够、虚焊等。
由于波峰焊接过程是一个复杂的过程，影响焊接质量的因素有很多，对于每一种焊接缺陷，应根据实际情况确定是出于何种控制因素，因而找到相应的解决办法。
本分析报告是根据缺陷的形成机理，列出了产生缺陷的种种原因，如果要减少甚至消除这些焊接缺陷，须根据实际操作过程，改变适当的工艺参数。