无铅焊接的特点及工艺控制
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250
300
Time (sec.)
8
有铅、无铅再流焊温度曲线比较
焊膏类型 升温区 预热区
快速 升温区
回流 （焊接区）
铅锡焊膏 （63Sn37Pb）
温度
25~100 0C
时间
60~90 sec
工艺窗口
温度
100~150 0C
时间
60~90 sec
温度
150~183 0C
时间
30~60 sec
160
140
120
100~200 sec
100
Soak Zone
50-70 secs typical
80
60
40
Ram p Rate 0.5-
Pre-heat Zone
40 - 70 secs typical
20
0
50
100
150
Biblioteka Baidu
200
Preheat Zone = 110-150oC
Soak Zone = 150-220oC Reflow Zone = Above 220oC
（a）无铅工艺技术并不是高不可攀的技术
因为基本原理、工艺方法与有铅技术是相同的 。
（b）但由于无铅的焊接材料、元器件、PCB都发生了变化， 因此工艺参数必须随之改变。主要变化是温度高、工艺 窗口小、润湿性差、工艺难度大，容易产生可靠性问题， 因此要求比有铅时更加重视理论学习、工艺技术研究、 工艺实践，尤其要掌握关键技术：印、焊。
率比有铅高30%左右，另外由于无铅比有铅的熔点高
34℃，温度越高升温越困难， 如果升温速率提不上去，
长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应，
严重时会使PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在
高温下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊剂浸润
区有更高的升温斜率。
整理ppt
11
• c 回流区峰值温度235℃与FR-4基材PCB的极限温度 （240 0C ）差（工艺窗口）仅为5 ℃。如果PCB表面温 度是均匀的， 那么实际工艺允许有5 ℃的误差。假若 PCB表面有温度误差Δt ＞5 ℃ ，那么PCB某处已超过 FR-4基材PCB的极限温度240℃，会损坏PCB。
• 为了减小△t，满足小的无铅工艺窗口。炉子的热容量 也是很重要的因素。要求再流焊炉横向温差＜2℃，同 时要求有两个回流加热区。
整理ppt
13
• d 由于焊接温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间过 长，造成焊点结晶颗粒长大；另外，加速冷却可以防止 产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接设备增 加冷却装置，使焊点快速降温。
40~70 sec 150~217 0C 50~70 sec
20 sec 0.96~1.34℃/sec
235~245 0C 240 0C
240-235= 5 0C 50~60 sec
9
10 sec
从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点 及对策
• ① 熔点高，要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。要求助 焊剂耐高温。
•
对于简单的产品，峰值温度235~240℃可以满足要
求；但是对于复杂产品，可能需要260℃才能焊好。因
此FR-4基材PCB就不能满足要求了。
整理ppt
12
• 在实际回流焊中，如果最小峰值温度为235℃，最大峰 值温度取决于板面的温差△t，它取决于板的尺寸、厚 度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容 量。拥有大而复杂元件（如CBGA、CCGA等）的大、 厚印制板，典型△t高达20~25℃。
（c）进行设备改造或添置必要的焊接设备
（d）提高管理水平。
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4
二．无铅焊接的特点
• 高温 • 工艺窗口小 • 润湿性差
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5
1．从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点
整理ppt
6
63Sn37Pb铅锡焊膏再流焊温度曲线
PCB 入口
110℃ 130℃ 155℃ 185℃ 240℃ 250℃ 90℃
• ② 从温度曲线可以看出：无铅工艺窗口小。
无铅焊接的工艺窗口比铅锡焊膏小，要求PCB表面温度 更均匀。要求焊接设备横向温度均匀。
• a 25~110 ℃/100~200 sec，110~150℃/40~70 sec，要求缓
慢升温，使整个PCB温度均匀，减小PCB及大小元器件
△t，因此要求焊接设备升温、预热区长度要加长。
工艺窗口
30 sec
升温斜率
0.55~1℃/sec
峰值温度
210~230 0C
PCB极限温度（FR-4）
240 0C
工艺窗口
240-210= 300C
回流时间 工艺窗口
整理ppt 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
无铅焊接的特点 及工艺控制
整理ppt
1
内容
一．无铅工艺与有铅工艺比较 二．无铅焊接的特点 （1）从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点 （2） 无铅波峰焊特点及对策 三．无铅焊接对焊接设备的要求 四．无铅焊接工艺控制 （1）无铅PCB设计（2）印刷工艺（3）贴装 （4）再流焊（5）波峰焊（6）检测（7）无铅返修
整理ppt
10
• b 150~217℃/50~70sec快速升温区（助焊剂浸润区）。
有铅焊接从150℃升到183℃，升温33℃，可允许在
30~60 sec之间完成，其升温速率为0.55~1℃/sec；而无铅
焊接从150℃升到217℃，升温67℃，只允许在50~70sec
之间完成，其升温速率为0.96~1.34℃/sec，要求升温速
快速升温区
（浸润区）
整理ppt
7
无铅焊接再流焊温度曲线
Temperature (C)
Kester Reflow Profile for Lead-Free Alloy (SnAgCu)
260
Peak Tem p.(235-245oC)
240
220
200
Reflow Zone
180
50-60 secs typical
100℃ 130℃ 155℃ 175℃ 200℃ 210℃ 90℃ 传送带速度：60cm/min
出口
温度℃
210~230
183
150 1~2℃/s 2~4min
100
峰值温度
焊接时间 30~60s 60~90s
＜2℃/s 升温区
预热区 60~90s
1.2~3.5℃/s
＜4℃/s
回流区 冷却区 时间 min
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2
一．无铅工艺与有铅工艺比较
有铅技术
无铅技术
设备方面 印、贴、焊、检 只有焊接设备有特殊要求
焊接原理
工艺流程
相同
工艺方法
元器件
PCB
有铅
无铅
焊接材料
温度曲线 工艺窗口大
温度高、工艺窗口小
焊点
润湿性好
润湿性差
检测标准 IPC-A-610C
IPC-A-610D
管理
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要求更严格 3
通过无铅、有铅比较，正确认识无铅技术
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有铅、无铅再流焊温度曲线比较
焊膏类型 升温区 预热区
快速 升温区
回流 （焊接区）
铅锡焊膏 （63Sn37Pb）
温度
25~100 0C
时间
60~90 sec
工艺窗口
温度
100~150 0C
时间
60~90 sec
温度
150~183 0C
时间
30~60 sec
160
140
120
100~200 sec
100
Soak Zone
50-70 secs typical
80
60
40
Ram p Rate 0.5-
Pre-heat Zone
40 - 70 secs typical
20
0
50
100
150
Biblioteka Baidu
200
Preheat Zone = 110-150oC
Soak Zone = 150-220oC Reflow Zone = Above 220oC
（a）无铅工艺技术并不是高不可攀的技术
因为基本原理、工艺方法与有铅技术是相同的 。
（b）但由于无铅的焊接材料、元器件、PCB都发生了变化， 因此工艺参数必须随之改变。主要变化是温度高、工艺 窗口小、润湿性差、工艺难度大，容易产生可靠性问题， 因此要求比有铅时更加重视理论学习、工艺技术研究、 工艺实践，尤其要掌握关键技术：印、焊。
率比有铅高30%左右，另外由于无铅比有铅的熔点高
34℃，温度越高升温越困难， 如果升温速率提不上去，
长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应，
严重时会使PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在
高温下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊剂浸润
区有更高的升温斜率。
整理ppt
11
• c 回流区峰值温度235℃与FR-4基材PCB的极限温度 （240 0C ）差（工艺窗口）仅为5 ℃。如果PCB表面温 度是均匀的， 那么实际工艺允许有5 ℃的误差。假若 PCB表面有温度误差Δt ＞5 ℃ ，那么PCB某处已超过 FR-4基材PCB的极限温度240℃，会损坏PCB。
• 为了减小△t，满足小的无铅工艺窗口。炉子的热容量 也是很重要的因素。要求再流焊炉横向温差＜2℃，同 时要求有两个回流加热区。
整理ppt
13
• d 由于焊接温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间过 长，造成焊点结晶颗粒长大；另外，加速冷却可以防止 产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接设备增 加冷却装置，使焊点快速降温。
40~70 sec 150~217 0C 50~70 sec
20 sec 0.96~1.34℃/sec
235~245 0C 240 0C
240-235= 5 0C 50~60 sec
9
10 sec
从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点 及对策
• ① 熔点高，要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。要求助 焊剂耐高温。
•
对于简单的产品，峰值温度235~240℃可以满足要
求；但是对于复杂产品，可能需要260℃才能焊好。因
此FR-4基材PCB就不能满足要求了。
整理ppt
12
• 在实际回流焊中，如果最小峰值温度为235℃，最大峰 值温度取决于板面的温差△t，它取决于板的尺寸、厚 度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容 量。拥有大而复杂元件（如CBGA、CCGA等）的大、 厚印制板，典型△t高达20~25℃。
（c）进行设备改造或添置必要的焊接设备
（d）提高管理水平。
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二．无铅焊接的特点
• 高温 • 工艺窗口小 • 润湿性差
整理ppt
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1．从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点
整理ppt
6
63Sn37Pb铅锡焊膏再流焊温度曲线
PCB 入口
110℃ 130℃ 155℃ 185℃ 240℃ 250℃ 90℃
• ② 从温度曲线可以看出：无铅工艺窗口小。
无铅焊接的工艺窗口比铅锡焊膏小，要求PCB表面温度 更均匀。要求焊接设备横向温度均匀。
• a 25~110 ℃/100~200 sec，110~150℃/40~70 sec，要求缓
慢升温，使整个PCB温度均匀，减小PCB及大小元器件
△t，因此要求焊接设备升温、预热区长度要加长。
工艺窗口
30 sec
升温斜率
0.55~1℃/sec
峰值温度
210~230 0C
PCB极限温度（FR-4）
240 0C
工艺窗口
240-210= 300C
回流时间 工艺窗口
整理ppt 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
无铅焊接的特点 及工艺控制
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1
内容
一．无铅工艺与有铅工艺比较 二．无铅焊接的特点 （1）从再流焊温度曲线分析无铅焊接的特点 （2） 无铅波峰焊特点及对策 三．无铅焊接对焊接设备的要求 四．无铅焊接工艺控制 （1）无铅PCB设计（2）印刷工艺（3）贴装 （4）再流焊（5）波峰焊（6）检测（7）无铅返修
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10
• b 150~217℃/50~70sec快速升温区（助焊剂浸润区）。
有铅焊接从150℃升到183℃，升温33℃，可允许在
30~60 sec之间完成，其升温速率为0.55~1℃/sec；而无铅
焊接从150℃升到217℃，升温67℃，只允许在50~70sec
之间完成，其升温速率为0.96~1.34℃/sec，要求升温速
快速升温区
（浸润区）
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无铅焊接再流焊温度曲线
Temperature (C)
Kester Reflow Profile for Lead-Free Alloy (SnAgCu)
260
Peak Tem p.(235-245oC)
240
220
200
Reflow Zone
180
50-60 secs typical
100℃ 130℃ 155℃ 175℃ 200℃ 210℃ 90℃ 传送带速度：60cm/min
出口
温度℃
210~230
183
150 1~2℃/s 2~4min
100
峰值温度
焊接时间 30~60s 60~90s
＜2℃/s 升温区
预热区 60~90s
1.2~3.5℃/s
＜4℃/s
回流区 冷却区 时间 min
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一．无铅工艺与有铅工艺比较
有铅技术
无铅技术
设备方面 印、贴、焊、检 只有焊接设备有特殊要求
焊接原理
工艺流程
相同
工艺方法
元器件
PCB
有铅
无铅
焊接材料
温度曲线 工艺窗口大
温度高、工艺窗口小
焊点
润湿性好
润湿性差
检测标准 IPC-A-610C
IPC-A-610D
管理
整理ppt
要求更严格 3
通过无铅、有铅比较，正确认识无铅技术