无铅焊接制程温度
无铅合金波峰焊接的温度选择
无铅合金波峰焊接的温度选择By Al Schneider, Sanju Arora and Bin Mo本文介绍一种湿润平衡测试方法，它为几种具有典型的低固、免洗助焊剂的无嵌合金建立最佳的波峰焊接温度。
湿润平衡(wetting balance)早就是一种有用的评估焊锡湿润特性的实验室试验，用它来预测在生产场所的印制板装配工艺中的情况。
这里要求三种材料来进行湿润平衡的测量：基板、助焊剂和焊锡。
因此，对这个湿润平衡试验有三个主要方面。
基板可以是印刷电路板表面上的一块金属面积、一个电子组件的引脚或端子。
湿润平衡试验使用来评估金属表面的可焊性。
试验程序在IPC J标准-002和-003中有详细规定。
湿润平衡试验也可以用作评估替代焊接助焊剂成分的湿润效果的筛选工具。
最近，湿润平衡被用来评估几种替代焊锡合金，特别是无铅焊锡的湿润特性。
这个试验是对无铅回流焊接与波峰焊接广泛研究的一部分，其目的是要评估材料的兼容性、可焊性和焊接点的质量。
该研究包括了各种混合的合金、焊接助焊剂、锡膏、板的表面涂层、表面贴装与通孔组件和一块专门设计的试验板。
选择了湿润平衡仪器来决定适当的锡炉温度，以适合各种用于本研究波峰焊接阶段中的无铅合金。
湿润平衡试验方法这里评估了五种无铅焊锡合金，包括锡与银和铜的二元合金、锡/银/铜的三元合金和锡/银/铜与铋和锑的四元合金。
本研究中也包括了共晶的锡/铅焊锡，用作比较。
评估的专门合金及其熔化范围如表一所示。
表一、试验的合金合金熔化温度范围内Sn63/Pb37183°CSn99.3/Cu0.7227°CSn96.5/Ag3.5221°CSn95.5/Ag4/Cu0.5217~218°CSn96/Ag2.5/Bi1/Cu0.51214~218°CSn96.2/Ag2.5/Sb0.5/Cu0.82210~216°C1. 美国专利#4,879,0962. 美国专利#5,405,577试验基板试验基板是尺寸为1.0"x0.5"厚度0.005"的铜试样，该试样按照标准IPC-TM-650符合ISO 1634-CU-ETP 条件 HA。
无铅焊接工艺
无铅合金的手工焊接手工焊接可以使用哪些无铅焊料合金和助焊剂？目前常用的无铅焊线有锡-银-铜(熔点 217-221C)，锡-银(熔点 221C) 以及锡-铜(熔点 227 C)。
三种合金全都具有免清洗、可水洗或松香配系，并能拉制成极为纤细的线径。
这些合金已用于无铅产品的手工装配，并与无铅合金相容。
无铅焊料合金需要使用温度较高的烙铁头吗？使用无铅焊线进行手工焊接并不一定需要较高的焊接温度，烙铁头温度处于 700-800 华式度之间即可进行正常焊接。
焊接人员会注意到熔湿速度比传统的 Sn63 焊料慢，此外还可能需要略长的接触时间才可以达到良好的焊接效果。
焊点终饰外观将会不同，终饰外观略为暗淡是上述无铅焊料的典型特点。
使用具有较高锡含量无铅焊料容易造成烙铁头腐蚀，因而可能需要较为频繁地更换烙铁头。
无铅 BGA 再加工时需要考虑的主要问题是什么？BGA 元件在除焊及焊接工艺流程中可经受较高的温度，锡-铅-铜的熔点为 217-221 摄式度。
局部过热可导致线路板损坏，在元器件放置时还会对 BGA 的可靠性造成损害。
应避免过度加热。
用于无铅焊接的性能优异的 BGA 再加工设备已经出现，通过在元件下方导引流量受控的空气或氮气，辅以良好的底侧，可以防止这种现象的出现。
无铅焊点再加工可以使用哪些助焊剂？无铅焊接与 Sn63 焊接并无不同。
助焊剂有免清洗、可水洗以及松香类型，可适应各种焊接和再加工工艺。
可水洗型助焊剂由于其较高的活化剂浓度而能实现更为有效的焊接，免清洗型焊剂传统上由较弱的有机酸制成，其焊接过程较慢，如果曝露于过度加热环境中则较易失活。
使用无铅焊料焊接时会产生较多的烟雾吗？用于无铅焊接并具有良好热稳定焊剂配系的新型焊剂已经出现。
这些焊剂在无铅工艺中可能采用的略高温度下并不分解。
手工焊接需要使用氮气吗？如果使用了用于无铅焊接的焊剂，则采用氮气辅助进行再加工并无必要。
优秀的焊料制造商都可以确保焊剂化学性质在较高的焊接温度下仍能保持活性。
华擎无铅炉温曲线标准
编制:
审核:
编号: 版本： 页次： 批准/日期:
1.0 目的:
规范无铅产品生产作业，保证产品品质。 2.0 适用范围:
华擎无铅产品 3 SMT物料控制
a. 所有的无铅材料仓库在送料上线时必需与有铅物料分开放置，单独用物料车送入
a. 所有的无铅材料在送料上线时，必需与有铅物料分开放置，单独用物料车送入DIP。 所有进入DIP的无铅材料，DIP生产车间应规划出专用摆放区摆放。
b. DIP线体在生产无铅产品时，备料员应确认其所使用的物料是无铅材料， 查看物料的AG物料，第3位字母是否有“G”字母，“G”表示为无铅村料 （标示为**G***********）。
c. DIP补焊需使用无铅焊锡线进行补焊。（更换无铅产品生产时， 需将恒温烙铁嘴换成未使用过的新烙铁嘴）
编号:
SMT/DIP无铅制程控制 版本： 页次：
d. 测试不良品需单独装框，并记录产品的工单号与产品的流水号，统一送 维修人员修理，维修人员必需使用无铅材料进行维修。
3.2.2 波峰炉的管理 a. 生产无铅产品波峰炉的无铅锡条应单独存放，并加以标示。 b. 波峰炉产生的锡渣需单独处理，严禁与有铅锡渣混合存放在一起。 c. 波峰炉操作员在生产无铅产品时，应使用专门的工具，严禁与有铅产 品的波峰炉的工具合用。 d. 生产过程中添加锡条时，需确认清楚，方可加进锡槽使用，并做记录。 e. 无铅产品波峰炉温度曲线标准，参照《华擎无铅产品波峰炉炉温曲线指引》。
二次使用的擦纸。操作员擦试铲刀用的布需使用新的，严禁有铅、无铅擦试布混用。 3.1.2 无铅产品回流炉温度曲线标准，参照《华擎无铅产品回流炉炉温曲线指引》。 3.1.3 无铅SMT成品单独装框，统一区域存放，并在标识卡注明为“无铅”产品，
手工焊接温度的设置
手工焊接温度的设置有铅的熔点是183度,那是不是烙铁温度设183度就够了呢?或者根据IPC加个40度左右,223度就够了呢? 同样无铅的熔点是217度,烙铁温度设217度可以吗,或者也加个40度,设为257度呢>可实际上,感觉烙铁温度都设的比,223和257都高呢?烙铁温度到底怎么设立啊?有标准吗?有铅液相温度+150...约330C...，无铅液相温度+130...约350C...，鉴于有些烙铁回性能温欠缺...实际操作有时用略高的温度+较短的焊接时间（通常3S之内）来综合对应...。
是的,刘老师说的对!在烙铁焊接的过程中,受热与储热的部分是烙铁头,这一部分的能量是不大的,焊接过程中,热损耗的速度相当快,如果按照焊锡的熔点设定肯定是不行的.既使高出四五十度,也不可能保证焊接速度.按照高出熔点150左右,是可以的.既能保证焊接速度,又保证焊接时间控制在不伤害元器件的程度以内.在实际操作中,你可以这样做:先将焊台温度打到350,然后试下焊接的感觉.这就要求你对焊接比较熟悉了.然后每次递加5,当达到一个温度,你再往上加的时候已经感觉不出来对焊接有什么区别的时候,这个温度就是最佳的温度了.一般来说就是370左右.刘SIR & 各位兄弟:关于烙铁设定之温度问题.有铅液相温度+150...约330C...无铅液相温度+130...约350C...之前曾遇到客人询问..这各数值是如何定义出来的?经验数值or有文件提到?我当时回覆客户是经验数值,客人当下并无疑问,但仔细想想,遇到比较刁的客户应该说不过去.所以冒昧请教.PS : 恒温烙铁与一般烙铁or高功率(高补偿)烙铁...的温度设定范围界定是否相同?QUOTE:刘SIR & 各位兄弟:关于烙铁设定之温度问题.有铅液相温度+150...约330C...无铅液相温度+130...约350C..........这个问题行业专家基本上都是分开论述的...，偶先PO个合成的曲线图看看他们之间的关系...希望继续讨论...，呵呵。
电烙铁温度设定与使用规范-20190220
一、电烙铁温度的设定：1) 温度由实际使用决定，以焊接一个锡点3秒最为合适。
平时观察烙铁头，当其发紫时候，温度设置过高。
2) 有铅制程：有铅恒温烙铁温度一般控制在280~360℃之间，缺省设置为330±10℃，焊接时间小于3秒。
焊接时烙铁头同时接触在焊盘和元件引脚上，加热后送锡丝焊接。
部分元件的特殊焊接要求：3) SMD器件：焊接时烙铁头温度为：300±10℃；焊接时间：每个焊点1~3秒。
拆除元件时烙铁头温度：310~350℃（注：根据CHIP件尺寸不同请使用不同的烙铁嘴。
）4) DIP器件：焊接时烙铁头温度为：330±10℃；焊接时间：2~3秒；注：当焊接大功率（TO-220、TO-247、TO-264等封装）或焊点与大铜箔相连，上述温度无法焊接时，烙铁温度可升高至360℃，当焊接敏感怕热零件（LED、LCD、传感器等）温度控制在260~300℃。
5) 无铅制程：无铅恒温烙铁温度一般控制在340~380℃之间，缺省设置为360±10℃，焊接时间小于3秒，要求烙铁的回温每秒钟就可将所失的温度拉回至设定温度。
6) 特殊物料，需要特别设置烙铁温度。
光耦、晶体、咪头、蜂鸣器等要用含银锡线，温度一般在270度到290度之间。
7) 焊接大的元件脚，温度不要超过380度，但可以增大烙铁功率（80-100w）。
二、元件焊接步骤：1) 预热：烙铁头与PCB板成45度角，顶住焊盘和元件脚。
预先给元件脚和焊盘加热。
烙铁头的尖部不可顶住PCB无铜皮位置，这样可能将板烧成一条痕迹；烙铁头最好顺线路方向；烙铁头不可塞住过孔；预热时间为1~2秒。
2) 上锡：将锡线从元件脚和烙铁接触面处引入；锡线熔化时，掌握进线速度；当锡散满整个焊盘时，锡线不可从直接靠在烙铁套上，以防止助焊剂烧黑。
3) 拿开锡线：拿开锡线，锡线放在焊盘上；时间大概为1~2秒。
4) 拿开烙铁：当焊锡只有轻微烟雾冒出时候，即可拿开烙铁；焊点凝固。
无铅焊接温度
无铅焊接温度，注意事项
无铅焊接温度通常在220°C至260°C之间，具体温度取决于焊接材料的要求和工艺。
在进行无铅焊接时，需要注意以下事项：
1. 控制焊接温度：确保焊接温度在合适的范围内，过高的温度可能导致焊接材料熔化过度或烧焦，而过低的温度则可能导致焊点不牢固。
2. 控制焊接时间：焊接时间应适中，过长的焊接时间可能导致焊接材料的氧化或烧焦。
3. 使用合适的焊接材料：选择符合要求的无铅焊锡丝和焊接剂，确保焊接质量和可靠性。
4. 清洁焊接表面：在焊接之前，应清洁焊接表面，去除油污、氧化物等，以确保良好的焊接接触。
5. 控制焊接环境：确保焊接环境通风良好，避免吸入有害气体和烟尘。
6. 注意安全防护：在焊接过程中，应佩戴适当的防护设备，如手套、护目镜等，以防止烫伤和眼睛受伤。
7. 进行焊接后处理：焊接完成后，应及时清理焊接残留物，如焊渣、焊锡球等，以确保焊点的质量和可靠性。
总之，无铅焊接温度的控制和注意事项对于保证焊接质量和可靠性非常重要，应根据具体材料和工艺要求进行合理选择和操作。
烙铁温度管制标准
元器件名称
焊接温度
使用烙铁嘴形状
元器件名称
焊接温度
使用烙铁嘴形状
3*8石英
300±20℃
圆锥形
电感
340±20℃
圆锥形
2*6石英
280±20℃
圆锥形
推动/轻触开关
340±20℃
圆锥形
电解电容
320±20℃
圆锥形
导线
340±20℃
圆锥形
LED
300±20℃
圆锥形
PCB板(加锡)
340±20℃
圆锥斜面
光电藕合器
圆弧斜面
变压器
360±20℃
圆锥斜面
文件類別
作業標准
文件名稱:
电子元件无铅焊接温度管制标准
制訂部門
工艺工程部
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章節
无铅制程回流炉炉温曲线标准
无铅制程回流围:
适用无铅产品系列机种。
2.0 测量仪器:
测温仪。
3.0 参考文件:
参考无铅制程相关温度曲线标准。
4.0 锡膏产品温度设置
4.1 预热区:由室温到120℃,升温率V1-3℃/sec。
44..32 回 恒峰 温区区::温120度℃t>～212800℃℃,时,时间间3为0秒60至～6900秒秒 。
4.4 PCB表面温度≦250℃。
44..65 冷 QF却P引区脚:降温度为220℃～240℃(QFP Lead)。 温率V≦3℃
编号:
版本:A/0 批工准程/ 编号：SMT-07 日期:
224500℃℃ 222200℃℃ 128000℃℃
112400℃℃
1-3℃/S
5.0 注意事项
60～90秒 ≤
30～60秒
≤3℃/S
TIIMME
5.1 测温次数,每一天一次(同一类型板24小时);换不同类型板时,需重新测温确
认,并填写<<回流炉温度记录表>>。
5.2 如客户特殊要求时,按客户要求作业。
5.3 非工程人员不得善自更改温度或测回流炉曲线。
ITSMT001
手工焊接技术要求规范
手工焊接技术要求规范1、目的规范在制品加工中手工焊接操作，保证产品质量。
2、适用范围生产车间需进行手工焊接的工序及补焊等操作。
3、手工焊接使用的工具及要求3.1焊锡丝的选择：直径为0.8mm或1.0mm的焊锡丝，用于电子或电类焊接；直径为0.6mm或0.7mm的焊锡丝，用于超小型电子元件焊接。
3.2烙铁的选用及要求：3.2.1电烙铁的功率选用原则：1)焊接集成电路、晶体管及其它受热易损件的元器件时，考虑选用20W内热式电烙铁。
2)焊接较粗导线及同轴电缆时，考虑选用50W内热式电烙铁。
3)焊接较大元器件时，如金属底盘接地焊片，应选100W 以上的电烙铁。
3.2.2电烙铁铁温度及焊接时间控制要求：1)有铅恒温烙铁温度一般控制在280~360℃之间，缺省设置为330±10℃，焊接时间需小于3秒。
焊接时烙铁头同时接触在焊盘和元件引脚上，加热后送锡丝焊接。
部分元件的特殊焊接要求:SMD器件：焊接时烙铁头温度为：320±10℃；焊接时间：每个焊点1~3秒。
拆除元件时烙铁头温度：310~350℃（注：根据CHIP件尺寸不同请使用不同的烙铁嘴。
）DIP器件：焊接时烙铁头温度为：330±5℃；焊接时间：2~3秒注：当焊接大功率（TO-220、TO-247、TO-264等封装）或焊点与大铜箔相连，上述温度无法焊接时，烙铁温度可升高至360℃，当焊接敏感怕热零件（LED、CCD、传感器等）温度控制在260~300℃。
2)无铅制程无铅恒温烙铁温度一般控制在340~380℃之间，缺省设置为360±10℃，焊接时间小于3秒，要求烙铁的回温每秒钟就可将所失的温度拉回至设定温度。
3.2.3电烙铁使用注意事项：1)电烙铁不宜长时间通电而不使用，这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断，缩短其寿命，同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化，甚至被严重氧化后很难再上锡。
2)手工焊接使用的电烙铁需带防静电接地线，焊接时接地线必须可靠接地，防静电恒温电烙铁插头的接地端必须可靠接交流电源保护地。
焊锡作业指导书 Microsoft Excel 工作表
助焊剂
无铅锡
ห้องสมุดไป่ตู้
图一.沾上适量助焊剂
图二ROHS焊锡
文件编号 版 制作 日 审核 本 期
PE-0001 A0 20**-*-* 批准
五.注意事项： 5.1：焊锡前先将产品上异物吹干净； 5.2:焊锡后不能有虚焊、漏焊、焊锡大头，大 块锡渣，不能烫伤底座、外壳、胶布等； 5.3:焊锡时必须用两块吸板轮流作业，避免产品 粘锡； 5.4：助焊剂用后要及时封闭好，避免挥发； 5.5：锡炉在使用时注意安全，以防烫伤，特别是其 它岗位人员禁止接触。锡炉周边禁止摆放易燃 易爆物品，杂物每天要清理，锡炉在关闭状况 下同样不可以； 5.6：锡炉每三个月彻底更换一次新锡，换出来旧 锡按照新旧3：1比例添加； 5.7：禁止乱调锡炉温度！禁止乱加锡！禁止乱用 助焊剂！禁止非焊锡人员乱操作!禁止锡炉周 围乱堆杂物！
无 铅 制 程 作 业 指 导 书
产品型号： 适合各种产品 产品类型： 滤波电感 工序： 制作
焊
锡
一.物料名称： 脱漆皮合格之半成品或不需要脱皮产品、无铅锡条、海棉、酒精型助焊剂，松香型助焊剂 有材料均符合环保（ROHS）要求。 二.设备/治具： 无铅锡炉、助焊剂槽、刮锡刀、强力磁铁吸板。 三.操作说明： 3.1:自检物料是否符合标准要求脱皮是否干净，线头有无缠紧压低等。 3.2:打开锡炉电源先提前预热30分钟后再将温度恒温到所要求的温度点。 3.3:按图一所示将产品沾上适量的助焊剂后照图二所示方法进行焊锡。 3.4:温度范围: 1.0mm以下铜线390±10℃，1.1-2.1mm之间铜线选择410±10℃范围焊锡。 3.5:时间范围: 2~3秒为最佳的焊锡时间，脱完皮焊锡产品不得在锡炉中停留，插到底部就拿出，速度要 均匀，不脱皮产品适当停留2-3秒将结线点焊完全或将起皮完全烫干净再拿出。 3.6：助焊剂选择： 除了04TO-05用纯酒精焊锡外，脱皮产品全部选择酒精型助焊剂（酒精与免清洗助焊剂配 比),其它不脱皮产皮一律选择松香型助焊剂包括一些产品的第二次焊锡。 3.6:完成操作自主检查合格后流入下道工艺. 四.图示说明： 焊锡位置与此水平线齐
无铅焊接的相关资料
无铅焊接的相关资料1.为什么要推行无铅制程?A.铅的特性及对人体的危害：铅（lead Pb），灰白色金属，熔点为327.5℃，加热至400--500℃时即有大量铅蒸气逸出，并在空气中迅速氧化成氧化亚铅而凝集为烟尘并四处逸散。
在工业中与铅接触的行业主要有铅矿开采，铅烧绳索和精练、蓄电池制造、电子产品的焊接和电子元件的喷铅作业等等。
在以上接触中铅及其化合物主要通过呼吸产和消化道入侵人体造成铅中毒，对人体健康构成危害。
美国环保署研究发现，铅及其化合物是17种严重危害人类寿命和自然环境的化学物质之一。
通常的职业性铅中毒都是慢性中毒，其对人体的神经系统、消化系统和血液系统都将造成干扰和伤害，其临订症状表现为头昏头痛、乏力、记忆力下降、恶心、烦躁、食欲不振、腹部胀痛、贫血、精神障碍等。
B.电子产品无铅化的趋势：随着人类对自身健康意识的提高和全球范围内环保意识的增强，为了尽可能减少铅等重金属对环境的污染和对人类的的侵害，欧美国家在2006年7月1日起全面实行电子产品无铅化，中国也同样在2006年7月1日起要求投放市场的国家重点监管目录内的电子住处产品不能含有铅的成分。
因此电子焊接中所使用的焊料（焊锡丝、焊膏等）将逐步摒弃传统的锡铅合金而采用几乎纯净的锡。
当然不含任何杂质的锡是不存在的，目前国际上对无铅的标准尚无明确统一的定义，国际标准组织（ISO）提案：电子装联用焊料中铅的含量应低于0.1WT%，不过在无铅焊料中通常会根据不同的产品要求，在锡料中参和一些铜和银等其他金属物质来增强锡丝的活性焊点的电气连接性能。
2.无铅焊锡与传统有铅焊锡的区别以及我们对无铅替代物提出的要求？无铅焊锡内不含铅，且溶点比传统(63%锡+37%铅)焊锡高。
无铅焊锡溶点范围约从217℃到226℃。
我们对无铅替代物提出的要求:1、价格：许多厂商都要求价格不能高于传统的焊料(63Sn/37Pb),但目前，无铅替代物的成品(焊锡丝，焊膏及锡条)都比传统的焊料(63Sn/37Pb)高35%。
JT无铅制程
有关SMT无铅制程的工艺一﹑SMT有铅制程所采用的焊锡膏，其成分主要是锡（63%）﹑铅（37%），标准熔化温度为183℃，实际生产温度控制在210～260℃，如果PCB表面温度高于260℃，将使SMT贴装元件受高温损坏的可能性大大增加。
二﹑SMT无铅制程所采用的焊锡膏，其成分主要是锡与其它很多金属的合金，目前国外几大著名供应商所提供的无铅锡膏，熔化温度为220℃左右。
三﹑有铅制程向无铅制程转化中的问题：1﹑SMT有铅制程标准温度曲线，如图1：0 (S)图12﹑SMT 无铅制程温度曲线：(如果沿用有铅制程将会遇到下列问题)图2从图2可以看到，如果只通过升高温度，是不能完成SMT 无铅制程。
否则，SMT 元件在焊接时，损坏率会非常高。
四﹑解决方法：1﹑熔锡之前的助焊剂预热温度及时间基本不变。
2﹑使用2个以上的回流焊机加热区作为焊接区。
3﹑焊接区中的第一个加热区用来急速升温，使PCB 的表面温度达到无铅锡的熔化温度以上10～20℃，焊接区中的第二个加热区用来保持前一区的熔锡温度，同时增加熔锡时间。
从温度曲线来看，在焊接区产生了一个温度平台。
（注：在熔锡温度超过锡膏熔化温度不多时，锡膏熔化需要更多的时间。
比如：用5℃的水熔化同样大小的冰块，将比用10℃的水需要更多的时间。
）(S):220℃4﹑无铅制程温度曲线，如图3：图3五﹑相关设备：在可以承受高温的SMT 元件被生产出来之前，现在的欧﹑美﹑日的企业一般都要求按上述工艺生产，特别是日系企业的需求尤为强烈，因为日本国内在2002年将强制执行电子产品生产的无铅制程。
因此，无铅制程不久也将成为国内的主要生产工艺。
JT 公司是国内最先进行SMT 无铅制程研究的设备制造厂家，在2000年的深圳NEPCON 中，首家唯一推出适用于SMT 无铅制程的热风回流焊机及波峰焊机。
JT 公司的S 系列热风回流焊机，是专门针对SMT 无铅制程而研发，其性能详见JT 公司资料。
无铅手工焊接
4. 降温区 (Cool Down Period)
?烙铁头从被焊物离开 关注点: 操作人员是否能掌控在3-5秒中离开焊盘是需要充足的焊接经验的.
Time Heater Power
时间 加热体热能量
最佳的烙铁头存 储热能量
焊盘温度
回流焊和合金焊点形成区 Reflow & Inter-metallic Zone
形成手工焊接的回流焊曲线
温度
形成焊锡回流焊接并保持 一定时间形成合金焊点 需要可控制的 加热体热能 量输出给焊盘
助焊剂活化区
时间 3-5 秒钟
温度
焊接回流焊接区
助焊剂活化区
时间 3-5 秒钟
传递的第一部分热能量 = 烙铁头存储的热能量
(热能量值取决于烙铁头密度和设置的烙铁头闲置温度 )
传递给焊盘的加热体能量(Heater Energy Transfer to Pad)
过量的存储热能量由于过大的烙铁 头密度和过高的设置闲置温度
perature
? MIL-STD/IPC Rule of Thumb( 美军标)
?焊点的温度为焊锡溶点温度加40C (72F),烙铁头停留 在焊点的时间为 2-5 秒钟
焊锡 ? 60/40 ? Sn 3.8Ag0.7Cu ? Sn0.7Cu
+40C (MP) +72F (MP) 223C (183C) 433F (361) 257C (217C) 495F (423) 267C (227C) 513F (441)
SMT标准回流制程界限
秒
拟制：
批准：
文件编号：SHGAE WI-PE-011
有铅焊膏工艺标准制程界限
℃
250
预热区
恒温区
回流区
冷却区
200 150 100
升温斜率1-4℃/s
升温至150℃时间 50 -120s
温度 150-180℃ 时间 40 -120s
210-230℃时间 10-50s
180℃
超过183℃以上时间 30-90s
降温斜率-4～-1℃/s
秒
拟制：
批准：
文件编号：SHGAE WI-PE-011
无铅焊膏工艺标准回流焊接曲线图
锡膏品名：千住 M705-GRN360-K2-V 锡膏成分：Sn96.5 Ag3.0 Cu0.5 ℃
预热区 250
均温区
回流区
230℃ 20S至30S
冷却区
200 150
升温速率控制在1.5至3℃ 90秒内升温至150℃
维持时间 60-120S
180℃
220℃ 以上 30S至 60S
100
50
0
30
60
90
120 150 180 210 240
秒
点胶低温工艺标准回流固化曲线图
胶水品名：富士 NE8800K 胶水成分：环氧树脂 ℃
150 最大值:140℃ 100 50
120℃以上大于90秒小于200秒
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Байду номын сангаас
50
0
30
60
90
120 150 180 210 240
秒
点胶普通工艺标准制程界限
锡膏的焊接峰值温度
锡膏的焊接峰值温度
焊接峰值温度的确定需要考虑到元器件的最高耐热温度、PCB 板的热稳定性以及锡膏的熔点等因素。
通常，焊接峰值温度会在锡膏的熔点以上20-40摄氏度的范围内，以确保锡膏能够充分熔化并形成良好的焊接连接，同时又不会对元器件和PCB板造成损坏。
对于不同类型的锡膏，其焊接峰值温度也会有所不同。
例如，常见的无铅锡膏通常具有较高的熔点，因此焊接峰值温度会相对较高，一般在240-260摄氏度之间。
而对于含铅锡膏，其熔点较低，焊接峰值温度一般在180-220摄氏度之间。
此外，在确定焊接峰值温度时，还需要考虑到焊接时间和温度曲线的控制，以避免因温度过高或持续时间过长而导致元器件焊接不良或损坏。
因此，焊接峰值温度的确定需要综合考虑多个因素，并严格按照锡膏和元器件的规格要求来进行设定和控制。
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无铅回流焊接工艺温度曲线冷却速率至关重要作者: 来自:电子查询网点击:0 时间:2005-6-13作者:Ursula Marquez,工艺研究工程师和Denis Barbini博士，高级技术经理，维多利绍德（Vitronics Soltec）有限公司良好可控的回流工艺影响焊接质量。
对无铅焊接，各种不同的回流参数及工艺、材料与成品率和质量的关系，再次成为今天研究的主题。
由于现在的强制对流回流炉子的设计可以获得并控制很好的热稳定性和一致性,许多问题已经可以得到回答或解决，比如最高温度对零件可靠性的影响,如何降低回流最高温的要求,焊料成份的影响,减小ΔT的重要性,焊料在液态的滞留时间,以及焊料和助焊剂的匹配兼容性，等。
但是人们通常忽略了对冷却速率在焊接质量和成品率影响的研究和评估。
传统电子组装的冷却仅仅强调PCB板子的出炉温度和快速的回流回流速度，当无铅材料出现的时候,这个问题又被重新拿出来讨论。
最近的研究显示冷速率影响了焊接的微细构造的形成和最终焊接质量。
更快的冷却速率被采纳和应用，还因为快冷却速率的好处包括降低出炉温度,降低PCB板子、板子的镀层、热敏感性元器件、助焊剂和焊料在高温的时间, 减少金属化合物的形成。
然而，人们仍然面临这样的矛盾，即比较慢的冷却率可以减少不同热膨胀或热容量系数材料中的内应力。
这份报告研究和阐述了冷却的速率在回流工艺中的重要影响。
其中描述了冷却过程中焊接剪切力及微观组织的变化趋势，和不同板子的焊接表面材料对焊接力的影响。
为发展复杂无铅工艺找到了几把钥匙。
实验研究使用了一个标准的有可控冷却系统的回流炉。
板子是一块放满元器件的中等尺寸的板子(33cmx40.6cm,1.25kg)。
当三个冷却区被配置达到慢的和快速的冷却率的时候,加热部分的温度曲线保持不变。
温度测量使用了一个标准的数据装置和新的标准的热电偶。
用紫外线可修整的粘胶把热电偶粘在二个代表板子最冷的和最热的位置的器件上。
先前就对这些元器件做过了一些评估。
无铅回流曲线的冷却斜率是以最高温度和200°C之间来计算取值的。
在当今使用典型的板子和现代的强制对流的回流回流炉时,冷却速率决定了焊料在液态的时间和冷却的速度。
本研究共使用三种板子,它们是铜有机(Cu-OSP)，无电镀的镍-金(ENIG)和渗锡(ImmSn)表层的板子。
板子基体材料包括玻璃化的,四功能化合物FR-4环氧基树脂,它具有175°C的玻璃化转变温度,厚度有0.81毫米。
焊接区域直径是0.56毫米。
所有对无铅做的回流模拟实验都使用了一种非洁净的有点粘的助焊剂。
助焊剂是用一个小模板手动刷到板子上的。
使用小镊子人工把焊球放置在板子上。
实验选用了63Sn/37Pb和95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu材料,0.76毫米的焊球。
回流曲线样品大小需要裁减以适合热量计(DSC)的大小。
热量计是一个在氮环境中工作的炉子。
每一组实验配置,无论无铅还是有铅焊料,每一个板子都跑8次同样的回流曲线。
每块板子上焊4个焊球。
每个曲线都用了Omega型号K的热电偶和可用紫外修整的粘结剂。
实验设计调查了焊料在液相上面的时间（60或90秒）,直线加热升温曲线(L),或经过升温、恒温浸润、再融化的温度曲线(RSS)对焊接力的影响和最高温度后的冷却速率的影响。
无铅的最高温度是244℃－245℃,有铅的最高温度是210℃－211℃。
无铅最快速的冷却速率是-2.5℃/sec,有铅最快速的冷却速率是-2.4℃/sec。
最慢的冷却速率两个都是-0.5℃/sec。
无铅冷却速率是从244℃-245℃最高点温度到200℃测量的。
有铅冷却速率的测量是从210℃-211℃最高点温度到165℃。
表1是有铅焊接回流回流曲线的参数,表2是无铅焊接回流回流曲线的参数。
表1 有铅组装回流回流曲线的参数表2 无铅组装回流回流曲线的参数模拟的曲线加热斜坡速率达到4℃/sec。
这是由于热量计炉(DSC)良好有效的热传导。
然而这个不会影响焊接的质量。
图1和2分别是典型的有铅和无铅焊球的切面图。
两个焊点都是良好浸润,典型的倒塌形状,且内部没有气孔。
图1典型的有铅焊球的切面图图2典型的无铅焊球的切面图所有无铅的温度曲线都达到了244℃的最高温。
冷却速率-0.5℃/sec。
最小达到液相的时间决定了曲线的形状。
冷却的时间等于54秒。
这个时间是以-0.5℃/sec的冷却速率从最高温244℃到217℃计算的。
因此,为了要达成一个TAL60秒的曲线,升温段的时间应该是6秒,这在DSC中不可达到。
在线性和RDD曲线中观察到,TAL分别等于77和79秒。
相同的情形在表1有铅的模拟中也存在。
焊接强度的剪切力测试在回流模拟之后,焊接的剪切力使用了Instron材料测试机器来测量。
测试头的最大测试负荷100牛顿，速度是0.5毫米/分钟。
测试设备使用了一个小探头装置,它可以平行电路板来推动焊球。
为了要进行该测试,小的板子被粘到一个比较大的电路板上。
见图3。
图3 焊球的剪切力测试实验装置该测试符合联合电子设备工程会议标准中的JESD22-B117"BGA球剪力"标准。
每种材料及参数的实验都有十六个焊球被切和取值，而且对最大剪切破坏力的收集是自动完成的。
截面取样和电子扫描显微镜SEM分析为了要在焊接里面分析微观组织结构变化和金属间化合物层的形成,每个小组的样品都要用显微镜和电子扫描显微镜做截面分析。
经过碾磨和抛光到4000 FEPA或1200砂砾级,再用以矾土为基础的胶质悬浮粒继续磨光。
使用二种酸性溶液的清洗方法再来看金属间化合物层的结构。
一种溶液是由一份浓盐酸和九份甲醇混合而成。
磨好的样品在室温下在溶液中浸30秒。
另一种溶液由4份丙三醇,一份冰乙酸和一份浓硝酸混合而成。
样品在80℃的溶液中浸20秒。
老化研究对有Cu-OSP表面完成和95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu和63Sn/37Pb的焊球的样品做了老化研究。
样品采用了升温,恒温浸润,再融化的温度曲线(RSS)。
具有90秒的液相时间,慢的和快速的两种冷却速率。
表3中列出了测量的曲线数据。
表3老化实验中的回流曲线用每个曲线都做20个焊球,在125的恒温中老化500小时。
剪切力测试和切面实验都是采用先前文章提到的相同的方法做出来的样品。
结果和讨论在强制对流炉中的冷却率根据板子的类型，大小,元器件类型和位置,冷却的速率可以在加热后观察到。
用强制对流炉做两个不同冷却速率的曲线。
研究的是一块典型的电脑主板。
温度最底的是QFP的领引，最热器件是一个电阻0603。
使用相等的温区设置和传送带速度,直接比较冷却的速率，TAL和ΔT是可能的。
图4就是一个慢冷却率的曲线。
图5用是一个快速冷却率的曲线。
图4慢冷却率曲线在最热和最冷的元器件上的表现图5快速冷却率曲线在最热和最冷的元器件上的表现上述的情行中冷却速率从两个重要方面影响了回流工艺。
那就是TAL和ΔT。
ΔT由于板子在最后一个回流温区之后还保持的潜在的热能而被影响。
对于快速的冷却速率,热能被驱散到炉子中,而很少留在板子中。
这就使板子能够快速冷却,同时没有内部热能残留在板子中的现象发生。
对于慢的冷却速率,板子内部残留热能会释放到环境中,和快速的冷却速率比起来,会使板子和看似冷却的元器件继续保持一段高温的时间。
虽然在二个曲线之间的ΔT中的不同只有0.5℃,但是对于要求苛刻的无铅工艺窗口还是有很明显的影响的。
保持加温部分曲线不变,改变冷却速率会直接影响TAL。
确认板子上最热和最冷的器件之后,在表4中列出了在特别的测试工具得到的冷却速率的范围。
表4总结了对二个曲线的分析结果控制冷却的速率可以用来更好的精调回流工艺。
通过识别和孤立那些发挥影响力的回流参数,就可以分析单个工艺参数的影响力。
在这项研究中，TAL，冷却速率和ΔT对无铅工艺的影响被通过对焊接质量，强度和动力学上的分析而进一步展现在大家面前。
冷却速率在金属化合物形成中的影响有铅焊接会形成一层富含锡铅的合金结构,见图6。
该焊球使用的回流.图6在冷却速率-2.4℃/sec时,ENIG镀层上锡铅焊接处的微观构造曲线是RSS和90秒的TAL。
较黑部分是含有大量的锡,明亮的区域含有大量的铅。
用能源分散X光设备(EDX)来分析这些元素。
金属间化合物由于PCB板子表面的不同而不同。
对于ENIG表面,金属间化合物主要是Ni3Sn4。
表现为结晶状或针状。
对于铜有机(Cu-OSP)和渗锡(ImmSn)的表面,金属间化合物主要是Cu6Sn5。
锡铅焊料会和Cu-OSP及锡表面反应,产生两种金属间化合物,一种是Cu6Sn5在靠近焊料的一边,另一种是Cu3Sn在靠近铜的一边。
Cu3Sn是连续的一层,而Cu6Sn5是象针状物的结构。
在这项切面的样品研究中只观察到有Cu6Sn5。
甚至500个小时125℃的老化后,也没有观察到Cu3Sn。
图7中可以看到共晶的无铅合金含有大量锡的颗粒和锡银结构的区域。
焊球使用的回流曲线是RSS和60秒的TAL。
较黑部分主要是锡,明亮的区域含有大量的锡和银。
图7Sn/Ag/Cu焊料在渗锡表面板子(ImmSn)上的微观构造,冷却速率为-0.5(C/sec)这些金属间化合物也会根据板子表面的金属镀层的改变而改变。
对于无电镀的镍-金(ENIG),金属间化合物主要是Ni3Sn4。
这一层化合物较厚且粗糙而有规则。
对于铜有机物镀层板子(Cu-OSP)和渗锡表面板子,可以观察到主要是Ag3Sn和Cu6Sn5。
不看特殊板子的表面镀层，可以观察到较大的Ag3Sn化合物被附在Cu6Sn5或Ni3Sn4的分界面。
图8举例说明了大块焊料中的Cu6Sn5颗粒。
该切面焊球样品使用的回流曲线是RSS,60秒的TAL和-0.5℃/sec的冷却速率。
图8 Sn/Ag/Cu焊料(大块部分)在渗锡表面板子(ImmSn)上的微观构造冷却速率对大块无铅焊料中的金属化合物的影响已经是很明确了。
进一步对金属化合物的量的分析,可以得出从冷却速率-0.5℃/sec到-2.5℃/sec,呈现出下降的趋势。
包括图7中的Ag3Sn和图8中的Cu6Sn5。
这和早先的结论是一致的。
本项目还详细地研究了板子焊接处的表层材料和各个参数的相互作用影响，以及老化对剪切力和金属间化合物形成的影响力。
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