SMT无铅化工艺

SMT无铅化工艺

一．无铅焊料：

与传统的含铅焊料相比，无铅焊料的原理就是由一些合金混合物

来替代原有的铅，其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。

以Sn/Ag合金为例，其熔融温度为221摄氏度，高于含铅焊料的熔融温度183 摄氏度，而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu 熔点为218摄氏

度、Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。

二．无铅焊接工具：

无铅焊接工具与以往含铅焊接相比，生产设备方面不会有太多的

改变，而对于返修工艺来说，将面临更大的挑战。

如前段无铅焊料中，已提及无铅焊料的原理就是由一些合金混合

物来替代原有的铅，而这些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易氧化物，其氧化物CuO2与Cu相比硬度降低，就如同氧化铁（铁锈）。一旦无铅焊料中的Cu 在焊接过程中焊接时间过长，就容易造成被氧化，最终会成为产品质量的缺陷。

由此可以得出结论，焊接过程越短，焊接质量就越为可靠！在目前市场上有多款面向于无铅焊接领域的烙铁，对此做出了一个实验

以下是2个试验条件和结果：

1. 4种烙铁头的温度都设在329CO,每个烙铁头连续完成10

个焊点，每个焊点的温度达到同样的温度232CO时，完成

下一个焊点。

当10 个焊点都完成后，记录每种烙铁所用的全部时间如下：

METCA——150 秒PACE204 秒

WELLE——245 秒HAKK 316 秒

该试验表明，METCAI烙铁所用时间最短，说明其功率输出效率

高，比HAKKO勺速度快一倍以上。

2.如果使这4 种烙铁都保持同样的焊接速度，即使每一个烙铁所

用时间都保持在150 秒，其它烙铁就必须升高烙铁头的温度，而METCA烙铁仍维持329Co的温度不变：

METCA—L—150 秒——329 CO PACE——150 秒——349 CO

WELLE—R—150 秒——380 CO HAKKO——150 秒——409 CO 我们可以得出结论，Metcal SP200的升温速度比其它至少快25% 而比Hakko926ESD!y要快一倍以上。

无铅焊接虽然对焊接工具提出了更高的要求，但经实验我们发现

部分无铅烙铁已经能满足现有无铅焊料的要求，使用Metcal 烙铁更能有效的防止焊接过程中氧化现象的产生，确保了无铅焊接的可靠性。三. 无铅焊接环境：

无铅焊接环境是指在无铅焊接过程中，对无铅焊接成功与否造成

决定性因素的一些周围环境。较为典型的例子，就是在无铅回流焊、无

铅波峰焊、无铅芯片级返修过程中是否有氮气保护。

在前段无铅焊接工具一节中提到的金属物的氧化现象的产生，正

是由于在焊接过程中有氧气的存在，而氮气保护正能避免该现象的发生，从而保证无铅焊料在焊接过程中，焊接质量的可靠性。

目前无铅回流焊、无铅波峰焊的技术已经相对成熟，品牌之间的竞争已经从技术上转向为价格与服务方面，究其原因，就是众多无铅回流焊、无铅波峰焊的生产企业对氮气保护技术上的一致性认可。

而在无铅芯片级返修中，由于BGA芯片在近期被逐渐普及开来，由于其封装特点的特殊性，故在BGA返修技术上一直区分为两种：热风式和红外式。

热风式BGA返修工作站特点是质量可靠、焊接过程可控，红外式BGA返修工作站特点是速度快。

而在热风式BGA返修工作站中，有些产品正是提供了氮气保护这

一功能，符合无铅焊接环境的基础要求。而红外式BGA返修工作站由于无铅焊时没有氮气保护，加速了芯片氧化。

INTEL公司在研发新一代计算机CPI过程中，也采用了无铅焊接

工艺，并提倡了热风式返修系统。由美国0K国际集团提供热风式返修设备与INTEL公司共同研发新一代计算机CPU

当今世界越来越关注铅带来的环境和健康危害。尽管电子行业铅

的用量只占世界总铅量中极其微小的一部分，但我们所关注的是大部分的电子垃圾最后都是掩埋在地下，污染地球和水资源。

今天已有许多公司，特别是日本的一些消费类电子产品制造商，

正在大量生产无铅产品，并且成效卓著。另外，国际上不同的实验室

和生产线，已经进行了大量关于产量，抗力强度和使用寿命的无铅实验。也许这些测试会出乎意料地证明：在正确的工艺操作下，无铅焊点比普通的含铅焊点更牢固，有更长期的可靠性