无铅焊料的选择与对策_未完待续_罗道军
无铅制造(可靠性)
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Electrochemical Migration电化学迁移 Corrosion 腐蚀 Insulation resistance 绝缘电阻下降
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1.1 焊点基本作用－互联
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2.1 可靠性试验的基本内容
根据焊点的主要失效模式与可能遇到的环境 应力来确定：
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1.2 可靠性的基本概念（2）
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失效--丧失功能或降低到不能满足规定的要求。 失效模式--失效现象的表现形式，与产生原因无关。 如开路、短路、参数漂移、不稳定等 失效机理--失效模式的物理化学变化过程，并对导致 失效的物理化学变化提供了解释。如电迁移开路、银 电化学迁移短路。工程上，有时会把失效原因说成是 失效机理。 应力—驱动产品完成功能所需的动力和加在产品上的 环境条件（如温度、湿度、电压、振动。。。 等） 。是产品退化的诱因。
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焊料cte分析
无铅焊料的选择与对策Choice of Lead-free Solder and its Countermeasure罗道军刘瑞槐*（中国赛宝实验室,广州，510610;*特尔佳电子有限公司,东莞523900）摘要本文通过大量的数据信息分析了各研究机构在无铅焊料方面的研究成果，在目前流行使用的无铅焊料的基础上，进一步研究并比较了其中的Sn-Cu系列与具有专利限制的SnAgCu系列焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中使用的可靠性，同时研究并比较Sn-Ag系列焊料与SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用的情况。
结果表明，Sn-Cu共晶焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中完全可以取代Sn-Ag-Cu系列焊料，同时满足使用要求；而同样技术成熟的Sn-Ag共晶焊料也完全可以取代SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用，焊点的可靠性与成本可以比美SnAgCu焊料，而且该二元合金在使用维护以及回收利用方面具有相当的优势。
因此，国内相关企业应大力推动使用无专利限制的SnAg与SnCu共晶焊料，以改变国外专利产品在电子制造领域的统治地位，使我国企业在无铅化电子制造的潮流中占有一席之地。
关键词：无铅焊料可靠性选择与对策SnAgCu SnAg SnCu 共晶焊料前言随着欧盟WEEE 与RoHS 的两个指令的实施日益临近以及国内电子产品污染防治办法的即将出台。
国内电子制造业与焊料制造业的全面无铅化将越来越紧迫，在面临技术和设备升级与制造成本的巨大压力的同时，还面临具有技术优势的国外材料制造商在专利技术的限制，使得无专利的国内制造商尤其是材料供应商损失巨大的市场机会。
其实，仔细研究无铅焊料的研究过程与技术细节，我们可以找到很好的突破口，即技术成熟以及可靠性数据丰富的二元共晶合金SnCu 与SnAg 分别在波峰焊工艺与回流焊工艺的使用方面与SnAgCu 焊料具有相当的竞争力，而在成本、维护以及回收再利用方面更是具有优势，并且不受专利使用的限制。
无铅BGA有铅焊锡膏混装焊点的典型失效问题
无铅BGA/有铅焊锡膏混装焊点的典型失效问题罗道军中国赛宝实验室广州 510610，luodj@摘要本文分析总结了无铅BGA与锡铅焊锡膏混合组装的焊点所容易发生的两大失效问题，首先是回流中热容不足引起的BGA焊球合金化差，从而导致的焊点强度下降问题；其次是锡铅焊锡膏回流过度后造成焊点中焊盘界面富磷层的生产，导致在该薄弱环节容易发生开裂失效的问题。
本文分析了这两大典型可靠性问题生产的原因、危害，并给出了相应的预防控制措施。
关键词：无铅BGA 混合组装富磷层引言随着电子制造的无铅化不断深入，无铅化所相关的焊料、元器件、助焊剂、设备、印制板、设计等等各个要素的转化涉及的技术问题也将逐步得到解决。
但是由于各要素的转化技术难度不一，实施的成本不同，更重要的是相关环保法规限制范围和实施时间的差异，再加上部分豁免的条款，导致了无铅化实施过程中各要素无铅化的进度不一致。
比如，工艺中已经使用无铅焊料与工艺参数了，但某些零部件还是有铅的；更多的情况是目前仍然使用锡铅焊料而采购的零部件已经无铅化，在许多消费电子中典型BGA封装的核心芯片已经无铅化，但是由于国内由于法规并没有马上禁止铅的使用，以及欧盟的RoHS也有多项的铅的豁免，使得目前大量的消费电子产品和高端通讯产品、特别是军用电子装备仍然使用锡铅焊料进行焊接组装的工艺。
预计这种无铅/有铅混合组装的工艺将仍然会持续相当长一段时期。
由于人们初期对这种混合组装工艺的可靠性缺乏足够的研究，导致相关质量与可靠性问题频频发生。
本文分析总结两类由无铅BGA与锡铅焊料混装所产生的典型问题及其原因，以期得到控制或预防这类问题的措施与方法。
1 无铅BGA合金化不足问题的产生对于使用焊锡膏进行贴装的焊接工艺，回流焊的工艺参数一般是针对所使用的焊锡膏进行回流为基础来优化定制的，同时考虑到PCB、元器件及其分布的影响等因素。
而对于回流焊接BGA类型的器件通常还需要回流焊时将其球形引脚熔化，并形成所谓的“二次坍塌”，这样才能够使焊点有充分的金属化以及器件本身有很好的自动校正效果，这样才能获得可靠的BGA焊点。
焊点失效之铜扩散机理
无铅焊点失效之铜扩散机理罗道军 邹雅冰（中国赛宝实验室 广州 510610 luodj@）摘 要本文通过对失效焊点界面的合金层的仔细分析和试验验证，发现了过渡回流以及镍镀层龟裂将使焊盘基材上镀层铜异常地长距离扩散到金属间化物中，导致金属间化物的与镀层之间的强度急速下降，使焊点在正常外力条件下都可能产生早期失效，这种失效机理正常情况难以发觉。
本文一并给出会控制这种早期失效的的相应对策。
关键词：焊点失效 铜扩散 失效机理前 言随着全新的无铅制造工艺的导入，以及电子产品的小型化发展，导致大量无铅电子产品的质量与可靠性问题产生，其中很大部分是由于无铅焊接工艺或材料造成的不可靠焊点引起的。
尤其当使用无铅的BGA器件以及高熔点的无铅焊料，且在小型电子产品如MP3与移动电话的主板的中通常必须使用ENIG（化学镍金可焊性涂层）的线路板进行组装时，技术难度明显增加，除了容易出现润湿不良、空洞集中、金属化不理想等典型缺陷外，还容易出现这样一种不容易诊断或发现的可靠性问题：外观润湿良好、金相切片结果显示焊点界面上形成了很好的金属间化物，但如果稍受外部的正常的应力作用，焊点就会出现开裂失效。
这种失效往往是在产品出厂后或使用的一段不长的时间内，制程中并不容易发现，这样就会给厂家带来很大的损失与品牌影响。
本文将对这种可靠性问题与解决方案进行深入的分析。
1 无铅焊点可靠性问题产生的背景目前无铅SMT组装工艺中，普遍使用锡银铜（SAC）系列的无铅焊料合金，这种合金与传统的锡铅共晶焊料相比，最显著的特点是SAC具有较高的熔点与明显下降的润湿性，这就要求在工艺中使用更高的焊接温度与焊接时间，也就必然导致PCB焊盘或元器件的引线脚上的金属镀层金属化熔解与扩散速度明显加快。
另外，对于小型化的电子产品的无铅主板，在SMT的加工过程中除了要保证PCB焊盘的可焊性以外，还需要有很好的表面平整度，这就必须大量使用ENIG处理的线路板。
ENIG的本身主要问题是容易出现黑焊盘、金镀层薄、镍扩散、表面污染或晶挛结构异常导致的可焊性不良。
无铅焊料的选取
无铅焊料的选取[摘要]在无铅化制造的潮流下，很大部分电子组装厂正在使用或试用无铅焊料，然而部分中小型和内陆电子组装厂，还对无铅焊接知之甚少，或者受资金和技术的限制，而无力跟进。
[关键词]无铅焊接无铅焊料SnPb SnAgCu SnAg近几十年来，全球电子电气工业呈现膨胀式发展，电子产品更新换代非常迅速。
人类在享受电子电气工业带来的方便和益处的同时也面临堆积如山的电子垃圾，世界各国处理报废电子电气产品的负担越来越重。
电子电气垃圾给全球生态环境造成的消极影响正越发严峻。
2003年2月13日，欧盟委员会颁布WEEE和RoHs两指令，其中RoHs指令规定，自2006年7月1日起，进入欧盟市场的电子电气产品禁用6类有害物质。
由此电子产业掀起了一股“绿色”风暴，电子电气产业也随之进入了“无铅制造时代”。
由于传统的焊料成份63Sn37Pb，在目前的电子装联行业，被广泛使用。
要实现无铅化制造，必然面临无铅焊料的选择，广泛的研究表明，没有一种无铅合金可以直接替换铅锡合金。
因此，人们花了很大力气研究和开发能够代替铅锡焊料的合金，面对纷繁的无铅焊料种类和成分，无铅焊料的选择主要考虑以下几个方面。
（1）金属的价格和金属的资源考虑，尽量选择低成本和全球供应充分的金属。
很多电子制造大厂表示，目前市场上无铅焊料供应充足，但要采购到在性能和价格方面都能满意的产品很难，无铅焊料价格平均高出有铅1倍以上。
在考虑价格时，不但要考虑单位重量的价格，也要考虑单位体积的价格。
例如，Sn96.5Ag3Cu0.5与Sn63Pb37之间在密度上的差别几乎达到20%。
因此，如果一公斤的Sn63Pb37 产生1,000瓶的锡膏，那么0.8公斤的Sn96.5Ag3Cu0.5也将产生同样1,000瓶锡膏。
从表1中可以看出，单位体积相对成本比单位重量相对成本普遍低20～40％。
另外，有些无铅焊料还受专利限制，增加了大约2~8%的合金成本。
早期的无铅焊料主要使用Sn96.5Ag3Cu0.5（SAC305）和Sn95.5Ag4Cu0.5（SAC405），这两种焊料由于含有比较贵重的银金属，又受专利保护，价格相对较高。
无铅焊接技术
无铅焊接技术第一篇：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操作工艺第二篇：无铅技术系列文章七：无铅焊接的质量和可靠性无铅技术系列文章七：无铅焊接的质量和可靠性薛竞成撰写前言：传统的铅使用在焊料中带来很多的好处，良好的可靠性就是其中重要的一项。
无铅制程导入面临问题及解决方案
无铅制程导入面临问题及解决方案史建卫1，王乐1,2，徐波1,2，梁永君11.日东电子科技（深圳）有限公司，广东，深圳，5181032.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点试验室，黑龙江，哈尔滨 150001摘要：无铅化是国际电子整机业发展的必然趋势，无铅制程的导入给企业带来新的挑战与机遇。
本文针对无铅化电子组装带来的问题给出了相应的解决方案，其中包括无铅化生产实施步骤，物料与设备的选择，工艺的制定，有毒有害物质的检测，运行成本等。
关键词：无铅钎料，波峰焊，再流焊，浸焊，手工焊中图分类号：TN305.94 文献标识号：A 文章编号：1004-4507(2006)05-0046-10 Problem and Solution in Lead-free Electronics AssemblyShi Jianwei1, Wang Le1,2, Xu Bo1,2, Liang Yongjun11.Sun East Electronic Technology Company Lt.d, Shenzhen, 518103 China2.Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, ChinaAbstract: Lead-free is the trend of international electronics assembly, and lead-free process induces many new problems. This article gives solutions to problems including implement process, choice of equipments and materials and setup of parameters, along with inspection and test of productions for elements with toxin, cost of run as well.Key words: Lead-free Solder; Wave Soldering; Reflow Soldering; Dipping Soldering; Handing SolderingDocument Code: A Article ID: 1004-4507(2006)05-0046-101.引言实施无铅化电子组装，许多企业并不主动，而是在各种压力下才转为无铅化生产的。
2024年无铅焊料市场需求分析
2024年无铅焊料市场需求分析引言无铅焊料是一种低铅或不含铅的焊接材料，近年来逐渐替代传统的含铅焊料。
无铅焊料的广泛应用，主要受到环保法规和消费者对可持续发展的关注。
本文将对无铅焊料市场需求进行分析，并探讨其未来发展趋势。
市场规模分析1.1 市场概况随着环保和健康意识的增强，无铅焊料市场呈现出快速增长的趋势。
其中，电子行业是最主要的消费领域，占据市场份额的70%以上。
其他行业如汽车、航空航天、医疗设备等也逐渐采用无铅焊料。
1.2 市场规模根据相关统计数据，无铅焊料市场在过去几年保持着每年超过10%的增长率。
预计到2025年，市场规模将达到X亿美元。
市场需求分析2.1 环保法规推动各国政府对环境保护的重视程度日益提高，相应的法规也越来越严格。
无铅焊料因其无害环境的特性，逐渐被取代含铅焊料。
各行业企业为了符合法规的要求，积极采用无铅焊料，推动了市场需求的增长。
2.2 消费者意识改变消费者对产品的安全性和环保性的重视度不断提高，尤其是对电子产品的使用。
无铅焊料被认为是更环保、更安全的选择，因此消费者对无铅焊料的需求也在增加。
2.3 行业应用扩展除了电子行业，汽车、航空航天、医疗设备等行业的发展也推动了对无铅焊料的需求增长。
这些行业对产品性能和环保要求较高，无铅焊料在满足这些要求的同时，也有较好的焊接效果和耐久性，因此市场需求不断扩大。
市场竞争态势分析3.1 市场主要参与者目前无铅焊料市场竞争激烈，市场上主要的参与者包括公司A、公司B、公司C 等。
这些公司都在不断研发新型无铅焊料，提高产品的性能和质量，以占据市场份额。
3.2 市场份额分析根据市场调研数据显示，公司A在无铅焊料市场中占有较大的市场份额，为40%左右。
其次是公司B和公司C分别占据30%和20%左右的市场份额。
市场发展趋势4.1 技术创新随着科技的进步，新型无铅焊料不断涌现，以提高焊接效果和耐久性。
未来的市场发展趋势将更加注重技术创新，引领无铅焊料的发展方向。
无铅工艺的标准化进展_续完_罗道军
无铅工艺的标准化进展 (续完)罗道军(工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室,广东 广州 510610)摘 要:无铅工艺是一个技术涉及面极广的制造过程,包涵设计、材料、设备、工艺与可靠性等技术。
因此,无铅工艺的标准化工作需要全行业众多和研究机构的共同努力。
工艺相关要素的标准化可以大大降低生产成本和社会成本,加速产品进入市场的时间,促进技术的交流和进步。
综述了国内外无铅工艺实施有关的原材料、元器件、P C B 、工艺以及可靠性方面的标准化进展情况。
并对无铅化的标准体系进行分析,对无铅化标准的发展情况进行了阐述。
关键词:无铅工艺;标准;电子材料中图分类号:T N 60 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2010)02-0068-05D e v e l o p m e n t o f L e a d -f r e e T e c h n o l o g y S t a n d a r a t i o nL U O D a o -j u n(C h i n a C e p r e i L a b o r a t o r y o f t h e 5t hE l e c t r o n i c s R e s e a r c h I n s t i t u t e o f M I I ,G u a n g z h o u 510610,C h i n a )A b s t r a c t :L e a d -f r e e t e c h n o l o g y i s a m a n u f a c t u r e p r o c e s s i m o l v e d m u l t i -p a r a m e t e r s ,i n c h d i n g d e -s i g n ,m a t e r i a l ,e q u i p m e n t ,p r o c e s s a n d r e l i a b i l i t y .S o t h e s t a n d a r z a t i o n o f l e a d -f r e e t e c h n o l o g y n e e d s t o b e d o n e b y t h e e f f o r t s o f m a n y e n t e r p r i s e s a n d i n s t i t u t e s i n i n d u s t r y .T h e s t a n d a r z a t i o n r e l a t i n g t o p r o c e s s f a c -t o r s c a n g r e a t l y r e d u c e t h e c o s t o f p r o d u c t i o n a n d s o c i e t y ,a d v a n c e t h e l a u n c h t i m e o f p r o d u c t t o t h e m a r -k e t ,i m p r o v e e x c h a n g e a n d p r o g r e s s o f t e c h n o l o g y .K e y w o r d s :L e a d -f r e e t e c h n o l o g y ;S t a n d a r z a t i o n ;E l e c r t o n i c m a t e r i a l D o c u m e n t C o d e :A A r t i c l e I D :1001-3474(2010)02-0068-05(上接2010年第1期第19页)4 配套中国R o H S 实施的无铅标准制定情况为了更好地配合中国R o H S 的实施,在原信息产业部成立“电子信息产品污染控制标准工作组”之初,就在工作组的领导下分别成立了“限量与检测”、“标识与认证”与“无铅焊接”等三个标准起草项目组。
无铅焊接技术的发展现状及未来发展趋势
无铅焊接技术的发展现状及未来发展趋势【摘要】电子产品生产中传统的焊接材料为锡铅合金，铅属于有毒重金属，对人体健康有害，我国在2003年做出了无铅化生产的相关规定，本文就无铅焊接技术的发展现状以及未来发展趋势来阐述无铅焊接的必然性和紧迫性。
【关键词】无铅焊接；助焊剂；焊接设备1.引言铅是一种多亲害性、对人体有毒的物质，主要损害人的神经系统、造血系统、消化系统，铅中毒也是引发白血病、肾病、心脏病、精神异常的重要因素之一。
铅毒不仅对水污染，而且对土壤、空气均可产生污染，一旦环境产生严重铅污染，其治理的难度很大、周期甚长、经费支出巨大。
电子制造业中大量使用的锡铅合金焊料（Sn/Pb）是污染人类生存环境的重要根源之一。
实现电子制造的全面无铅化，以减少环境污染，提升绿色制造竞争能力，以适应国内外市场对绿色电子产品的需求，是我国电子制造业以后势在必行的举措。
2.无铅焊接技术的发展现状目前，无铅焊料的成分并没有统一的标准，通常是以锡为主体，添加其他金属，近几年来有关无铅焊料的研究工作发展很迅速。
目前最常见的无铅焊料，主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi为基体，在其中添加适量的其他金属元素所组成的三元合金和多元合金。
现在市场上主要以锡/银/铜合金为主，取代锡/铅焊料的锡/银/铜合金，3种存在不同的配比形式：日本倾向于96.5%锡/3.0%银/0.5%铜，北美更倾向于95.5%锡/3.9%银/0.6%铜，倾向于95.EU5%锡/3.8%银/0.7%铜。
IPC 推荐的三种焊料合金是：96.5%锡/3.0%银/0.5%铜，95.5%锡/3.8%银/0.7%铜，95.5%锡/4.0%银/0.5%铜。
3.无铅焊接技术未来发展趋势无铅焊技术主要应用在电子元件组装领域，其存在的形态为焊条、焊丝、焊膏。
其应用范围主要在各种电子、电器产品，印制电路板（PCB）的组装。
影响无铅焊接技术的应用的因素很多。
要使无铅焊接技术得到广泛应用，还必须从电子组装焊接这个系统工程的角度来解析和研究。
残留物与PCBA的可靠性
残留物与PCBA的可靠性罗道军（中国赛宝实验室可靠性研究分析中心 luodj@ 广州510610）摘要本文介绍了PCBA表面残留物的主要来源、残留物分析方法、分析了残留物对PCBA可靠性的影响，以及提出控制残留物和保证PCBA可靠性的措施与方法。
关键词 PCBA 残留物可靠性电子信息业的发展趋势对PCBA的组装工艺的要求越来越高，而电子整机产品的可靠性和质量主要决定于PCBA的可靠性和质量水平，在工艺实践以及PCBA的失效分析中，作者发现PCBA上的残留物对PCBA的可靠性水平影响极大，但不为人们特别是工艺工程师或相关的品质控制人员的重视，尽管这种状况目前正在发生变化。
但由于PCBA的可靠性问题常常是用户使用一段时间后才发生，同时各厂家的技术手段所限，没有能够将这些失效现象与残留物的存在联系起来，也就无法了解和评估残留物对PCBA的可靠性的影响。
而在残留物中，无机残留物会减小绝缘电阻，增加焊点或导线间的漏电流，在潮湿空气条件下，会使金属表面腐蚀，有机残留物（如松香、油脂等）会形成绝缘膜，这会防碍连接器、开关、继电器等的接触表面之间的电接触，这些影响会随环境条件的变化及时间延长会加剧，引起接触不良甚至开路失效。
因此，为了PCBA的可靠性和质量，必须严格控制残留物的存在，必要时必须彻底清除这些污染物。
本文首先介绍残留物的来源、分析方法、然后详细分析残留物对PCBA可靠性的影响并提出对残留物的控制措施与方法。
1.残留物的类型及来源PCBA上残留物主要来源于组装工艺过程，特别是焊接工艺过程。
如使用的助焊剂残留物，焊剂与焊料的反应副产物，胶粘剂，润滑油等残留。
其他一些来源的潜在危害性相对较小，比如元器件及PCB本身生产运输等带来的污染物、汗渍等。
这些残留物一般可以分为三大类。
一类是非极性残留物，主要包括松香，树脂，胶，润滑油等。
这些残留物只能用非极性溶剂进行清洗方可较好地除去。
第二类是极性残留物，也叫离子性残留物，主要包括焊剂中地活性物质，如卤素离子，各种反应产生的盐类，这些残留物需要较好地除尽，必须使用极性溶剂，如水，甲醇等。
2023年无铅焊料行业市场分析现状
2023年无铅焊料行业市场分析现状无铅焊料是一种对环境友好的焊接材料，其在焊接过程中不会产生铅的有害物质。
近年来，随着环境保护意识的提高和环境法规的加强，无铅焊料行业逐渐崭露头角，并逐渐取代了传统的含铅焊料。
本文将对无铅焊料行业的市场现状进行分析。
首先，无铅焊料行业市场规模逐年增长。
随着环境法规的推动和人们环保意识的增强，越来越多的企业选择使用无铅焊料进行生产制造。
根据数据显示，全球无铅焊料市场规模从2016年的约4亿美元增长到2019年的约7亿美元，年均增长率为16.4%。
预计到2025年，无铅焊料市场规模将达到11亿美元，市场前景广阔。
其次，无铅焊料行业技术不断创新。
随着研发投入的增加和技术进步，无铅焊料的性能不断提高。
比如，新型无铅焊料具有较高的熔点、良好的可焊性和可靠性，能够满足各种领域的焊接需求。
同时，无铅焊料还可以降低焊接过程中的气体排放和能源消耗，实现环保和节能的双重目标。
再次，无铅焊料行业市场竞争激烈。
虽然无铅焊料市场前景广阔，但市场竞争也十分激烈。
国内外众多企业纷纷进入该行业，使得市场竞争日益激烈。
如何提高产品质量、创新技术、降低成本，成为企业在市场中立于不败之地的关键。
同时，无铅焊料行业还面临原材料价格波动、技术标准认证等挑战，需要企业不断调整战略，适应市场变化。
最后，无铅焊料行业面临机遇和挑战并存。
一方面，无铅焊料行业逐渐成为国家和地方政府推动的重点发展领域，政策扶持力度加大，为无铅焊料的发展提供了广阔的市场机遇。
另一方面，随着无铅焊料行业的不断发展，市场需求不断增长，但同时也面临着技术升级、市场竞争等挑战。
只有通过不断创新和提升竞争力，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
总而言之，无铅焊料行业市场前景广阔，市场规模逐年增长，技术不断创新，但同时也面临激烈的市场竞争和各种挑战。
只有通过不断提升产品质量、创新技术、降低成本，才能在市场中立于不败之地。
相信随着环保意识和环境法规的进一步加强，无铅焊料行业的发展会越来越好。
SMT无铅焊料的种类及选购
Zn 可降低 Sn 的熔点，若 Zn 增加高于 9%后，熔点会上升，Bi 跟着降低 Sn-Zn，但随着 Bi 的增加，其 脆性也会增大。 此类是目前最常用的一种无铅焊料,它的性能比较稳定,各种焊接参数特性接近有铅焊料。 虽然 In 可使 Sn 合金的液相线和固相线降低，但是它的耐热疲劳性、延展性、合金变脆性、加工性差等缺 陷，所以目前很少使用此配方。 一 无铅焊料的特性 Sn-Ag-Cu 溶点（217℃）较高，高温（260±3℃） 即可。 无铅产品是绿色环保的先锋,有益人类身心健康,没有腐蚀性。 比重略小,近次于锡的比重,但流动性差。
二 无铅焊料的研制与动态 焊料从发明到使用，已有几千年的历史。Sn/Pb 焊料以其优异的性能和低廉的成本，一直得到人们的
重用，现已成为电子组装焊接中的主要焊接材料。但是，铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类 生活环境和安全带来较大的危害。
从保护地球村环境和人类的安全出发，限制使用甚至禁止使用有铅焊料的呼声越来越强烈，这种具有 悠久应用历史的 Sn/Pb 焊料，将逐渐被新的绿色焊料所替代，在进入二十一世纪时，这将成为可能。
二十世纪九十年代初，由美国国会提出关于铅的限制法案，并由工作小组着手进行无铅焊料的研究开 发活动，目前，美国已在汽车、汽油、罐头、自来水管等生产和应用中禁止使用铅和含铅焊料。但该法案 对日子工业产生的效能并不大，在电子产品中禁止使用含焊料进展缓慢。欧洲和日本等发达国家对焊料中 限制铅的使用也很关注。对于居住环境意识较强的欧洲，欧盟于 1998 年通过法案，已明确从 2004 年 1 月 1 日起任何制品中不使用含铅焊料，但因技术等方面的原因，在电子产品中完全禁止使用铅有可能推迟至 2008 年执行。在无模铅焊料研究和应用方面，日本走得最快。为了适应市场的需要，扩大市场份额，日本
电子焊接无铅化对策
无铅 焊接意 味着不能再 使用传 统的锡铅 焊料 ，在 最 早无铅 化开始 的时候 ，很 多机 构都在研究 开发新 型的无 铅焊料 ，但是经过 市场的验证 ，目前市 场上常见 的无 铅 焊料只有表 １ 的几种 。 锡铋焊料 熔点 相对较低 ，但是 因为锡铋焊料 形成 的
品不得含有 六种有害 物质 ，其 中一 种就是铅 。铅是一种 有 毒物质 ，在有铅焊 接的产 品中 ，铅 大量地存 在于我们
关键词 ：无铅焊接 ；焊接材料；设备；元器件
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｃ ｉ ｒ ｂ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ａ ｙ ａ ￣ ｅ ｎ ｉ ｆ ｏ ｎ ｔ ｏ ｄ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｆ ｒ ｏ ｍ ｈ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ａ ｄ
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｒ ｆ ｏ ｍ ｃ ｈ ｎｇ ａ ｉ ｎ ｇ ｗ ｅ ｌ ｉｎ ｄ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ， ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ， ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ —
ｔ ｏ ｌ ｅ ａｄ —ｆ ｒ ｅ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ ｗｅ ｌ ｄｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏｇ ｙ．Ａ ｃ ｃ ｏｒ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｉ ｎｓ ｉ ｃ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｌ ｅ ａ ｄ－ｆ ｌｅ ｅ ｓ ｏｌ ｄｅ ｉｎｇ， ｒ
J-STD-004标准与助焊剂的选用
J-STD-004标准与助焊剂的选用
罗道军;佘曼双
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2001(000)008
【摘要】简要介绍了美国联合工业标准J STD-004对助焊剂的分类方法与有关技术要求,并就该标准与传统各类助焊剂标准的异同进行了分析比较.同时,根据作者多年从事电子产品失效分析与助焊剂产品检测的经验,提出了各种不同产品或工艺线对助焊剂产品的选用方法和基本原则.
【总页数】5页(P131-135)
【作者】罗道军;佘曼双
【作者单位】信息产业部电子第五研究,;信息产业部电子第五研究,
【正文语种】中文
【中图分类】TG4
【相关文献】
1.免清洗助焊剂在传感器焊接中的选用 [J], 蒋旻彦
2.IPC出版《助焊剂要求》和《焊膏要求》中文版标准 [J],
3.浅谈波峰焊接对助焊剂的选用 [J], 潘长海
4.免清洗液态助焊剂标准的技术要点 [J], 刘筠;何秀坤
5.助焊剂及其选用 [J], 曾士良
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DO I :10.14176/j .issn.1001 -3474.2004.05.005
2 02
E
电子工艺 lectronics Process
技术 T echn
ology
第 25 20 04
卷第 5 年9月
期
无铅焊料的选择与对策 (未完待续)
关键词 :无铅焊料 ;可靠性 ;选择与对策 ;SnAgCu 中图分类号 :TG425 文献标识码 :A 文章编号 :1001 -3474(2004)05 -0202 -03
Choice of Lead -free Solder and its Countermeasure
LUO Dao-jun , LIN Xiang -yun , LIU Rui -huai (China Saibao Laboratory, Guangzhou 510610 , China)
8 .4
电阻率 ρ/(μΨ·cm)
10 .8
10 ～ 15
13
15
热导率 λ/(W·cm -1·℃-1)
0 .33(85 ℃)
-
0.35(85 ℃)
0.5(30 ℃～ 85 ℃)
热膨胀系数
CT E/(×10 -6·K -1)
30
-
-
25
焊点的机械强度性能除了受工艺的影响以外 , 使用的要求 。 但是机械性能或强度这方面 , 各研究
可被加工成各种不同形式 ;(6)可采用现有的焊剂 系统 , 不需要采用氮气保护就能促进有效润湿 ;(7) 能够与市场上现行的波峰焊 、SM T 和手工组装兼容 等 。因此 , 对于取代 SnPb 共晶焊料的 无铅焊料替 代品 , 目前业界比较统一的 认识就集中在 SnAgCu (SAC)、SnAg 以及 SnCu 共晶焊料 , 从纯技 术的角 度 , SAC 合金被认为是最佳的选择 。 而 SAC 合金组 成比例则有不同的看法和选择 , 最近为了确定最佳
性 , 而延展率则决定焊材在使用或加工时的适应性 , 焊料差别不大 , 但基本都比铅锡共晶焊料的强 , 其实
主要由材料的性能来决定 , 材料性能中与焊点性能 报告给出的结果差别明显 , 可能是受工艺的影响的
密切相关的主要包括抗拉强度 、剪切强度与延展率 , 缘故 。 表 3 与图 3 仅给出部分数据 。 可以看出 , 在
前二者主要影响焊点的强度以及 PCBA 互连的可靠 强度方面 , 除了 SnCu 的抗拉强度较低外 , 其余无铅
Abstract :Study on lead -f ree solders have been analy sized o n the base of numerous data from many research institutions .M eanw hile a com parison of Sn -Cu solder wi th SnAgCu patent solder has been carried out o n reliabili ty in consumer assemblies m aking in the aspect of w ave soldering , as well as an applicat ion st udy of SnAg solder compared w ith SnAgCu solders in ref low process being presented .
其在 SM T 回流工艺上的使用 , 但在波峰焊工 艺上
的使用量上甚至超过 SAC 合金 。 而 SnAg 则各种工
艺上广泛采用 , 这从 SOLDERT EC 公司在整个欧盟 的调查[ 2] 情况可以看出 , 分别如图 1 、图 2 所示 。 综
合
图 1 用于回流焊工艺合金选择调查(欧洲) 以上分析 , 可以发现 SAC 、SnAg 以及 SnCu 共晶焊
Key words:Lead -f ree solder ;Reliability ;Choice and its countermeasure ;SnAgCu Document Code :A Article ID :1001 -3474(2004)05 -0202 -03
随着欧盟 WEEE 与 RoHS 的两个指令 的实施 日益临近以及国内电子产品污染防治办法的即将出 台 。 国内电子制造业与焊料制造业的全面无铅化将 越来越紧迫 , 在面临技术和设备升级与制造成本的 巨大压力的同时 , 还面临具有技术优势的国外材料 制造商在专利技术的限制 , 使得无专利的国内制造
表 1 推荐使用的锡铅共 晶焊料替代合金
组织或机构
原推荐的焊料合金
现今推 荐的焊料合金
N EM I (Nat .Elec . M anuf .Initiative)
NCM S I T RI
Sn0 .7Cu Sn3 .5A g
SnAg Cu
95.5Sn -3.9Ag -0 .6Cu 用于再流焊(217 ℃) 99.3Sn -0.7Cu 用于波峰焊(227 ℃)
图 2 用于波峰焊工艺的合金选择调查(欧洲) 2 无铅焊料的性能比较
为了给电子制造商对无铅焊料的使用选择上提 供依据 , 我们首先对最广泛使用的几个候选合金的 技术性能与可靠性进行比较 , 然后材料的用户再根 据客户的要求 、自己产品的特点以及成本的分析作 出最佳的选择 。在没有现成无铅工艺技术标准的前
性能主要包括 :熔点温度(或液相线与固相线)、表面 率方面 SnAg 合金表现最好 , 造成传输信号的损失
张力 、密度 、电阻率 、热导率以及热膨胀系数见表 2 。 最小 。热导率越大焊点的散热越快 , 可以改善器件
在熔点方面 , 低或越接近铅锡共晶焊料将越有利 , 可 的可靠性 , 而热导率各候 选者间则没有明 显差别 。
了“焊 品 价值 委 员会 (Solder Product Value Council)”[ 1] , 共同研究 比较各 组成 SA C 的 性能和 可靠
比如 :(1)电 、力学性能良好 ;(2)润湿性良好 ;(3) 性 , 以期作为锡铅共晶合金的最佳替代者 。各组织
无潜在的电解腐蚀或晶须生长 ;(4)成本适中 ;(5) 或机构推荐使用的锡铅共晶焊料替代合金见表 1 。
超过 100 多项 , 可是真正实用并为大家所接受的焊 的替代组成以进一步提升焊料制造商及客户的市场
料并不多 , 并逐渐减少 , 原因是纷乱复杂多组成的无 竞争力 , IPC 联合世界上各著名的材料制造商成立
铅焊料会给电子制造业带来很大的成本 ;另一方面 对无铅焊料替代共晶有铅焊料的要求也越来越高 ,
罗道军1 , 林湘云1 , 刘瑞槐2
(1 .中国赛宝实验室 , 广东 广州 510610 ;2 .特尔佳电子有限公司 , 广东 东莞 523900)
摘 要 :通过大量的数据信息分析了各研究机构在无铅焊料方面的研究成果 , 在目前流行使用 的无铅焊料的基础上 , 进一步研究并比较了其中的 Sn -Cu 系列与具有专利限制的 SnAgCu 系列焊 料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中使用的可靠性 , 同时研究并比较 Sn -Ag 系列焊料与 SnAgCu 系列焊料在回流焊工艺使用的情况 。结果表明 , Sn -Cu 共晶焊料在消费类电子产品组装 的波峰焊工艺中完全可以取代 Sn -Ag -Cu 系列焊料 , 同时满足使用要求 ;而同样技术成熟的 Sn -Ag 共晶焊料也完全可以取代 SnAgCu 系列焊料在回流焊工艺使用 , 焊点的可靠性与成本可以媲 美 SnAgCu 焊料 , 而且该二元合金在使用维护以及回收利用方面具有相当的优势 。
491(277 ℃, 空气) 461(277 ℃, N2)
SnAg Cu 2 17
5 10 (Sn2.5Ag 0.8Cu0.5Sb)
S n6 3 Pb37
18 3
380(260 ℃, 空气) 417(233 ℃, 空气) 464(233 ℃, N 2)
密度 ρ/ (g·cm-3)
7 .5
7 .3
7 .5
Sn3 .5A g
CA ST IN(SA C)
Sn3 .5A g0 .5Cu1 .0Z n
SnAg Cu , Sn2 .5A g0 .8Cu0 .5Sb , Sn0 .7Cu , Sn3 .5Ag
BRI T E-EU RAM IDEALS (EU)
95 .5Sn-3 .8A g -0.7Cu 最佳合金 , 其它有潜力的合金为 99 .3Sn-0 .7Cu , 96 .5Sn -3 .5Ag 和 SnA gBi
以降低高温对元器件 、PCB 的损伤 以及减少能耗 , 在 CT E 方面由于缺乏相关数据无法进行比较 , 但都
这方面 SAC 合金具有一定的优势 ;这方面 SnCu 的 比铅锡共晶焊料大 , 将会拉大对铜焊盘的差距 , 显然
较差 , 只能在波峰焊工艺上使用 。表面张力则会影 对疲劳寿命影响会增大 。
商尤其是材料供应商损失巨大的市场机会 。 其实 , 仔细研究无铅焊料的研究过程与技术细节 , 我们可 以找到很好的突破口 , 即技术成熟以及可靠性数据 丰富的二元共晶合金 SnCu 与 SnAg 分别在波峰焊 工艺与回流焊工艺的使用方面与 SnAgCu 焊料具有 相当的竞争力 , 而在成本 、维护以及回收再利用方面