[焊接材料的发展现状与发展趋势]行业发展现状

[焊接材料的发展现状与发展趋势]行业发展现

状

焊接材料的发展现状与发展趋势

陈昌旭

摘要：近年来，虽然在电子封装行业中仍然存在着不少的企业在继续采用有铅焊料，但是这并不妨碍“无铅化”成为电子材料、微电子制造、电子封装和SMT 等有关的国际研讨会和学术交流会的中心内容或者是主要议题，几种专业技术刊物几乎每一期都有无铅专题，在百度或Google 等著名名搜索引擎上，可找到的“无铅化”信息有成千上万条，而且还在不断增加中[1]。无论是环境的要求还是作为竞争的筹码，无铅焊料在表面组装领域中的应用已经是不可回避。然而无铅化仍然存在材料、工艺、设备、系统兼容等问题。在解决材料及电子产品可靠性的同时电子工业正在向无铅组装转变。这一努力是由环保方面的考虑，政府的立法以及无铅电子封装的市场利益所驱动的。在无铅组装的执行中虽然需要做出许多的决定，但不可否认的是，无铅焊料已经逐渐成为电子封装行业中的当前以及未来主要的焊接材料。

关键词：焊接材料，发展趋势，无铅

[2]

The development of welding materials and

the development trend

chen chang xu

Abstract:In recent years, although the electronic packaging industry there are still many enterprises were to have lead solder, but this does not preclude the “lead-free” has bee electronic materials, microelectronics manufacturing, such as electronic packaging and SMT The international seminars and academic exchanges will be at the centre or the main topic, dozens of professional and technical publications have lead-free period of almost every topic, in Baidu or Google search engine and other well-known name, can find the “Lead “Thousands of information, but also continue to increase、 Whether environmental requirements or as a bargaining chip in petition, lead-free solder assembly on the surface in the field of application is already unavoidable、 But there are still lead-free materials, technology, equipment, systems patibility and other issues、 In resolv ing the reliability of materials and electronic products, while the electronics industry are changing to lead-free assembly、 This effort by environmental cons iderations, the Government”s

legislative and lead-free electronic packaging market-driven interest、 Lead-free assembly in the implementation Although many need to make the decision, but it is undeniable that lead-free solder has gradually bee the electronic packaging industry in the current and future major welding materials、

Key words: welding materials, development trends, unleaded

1 焊接材料的发展现状

欧盟关于废旧电子电器产品的指令和目前最常用的锡一

3、0银、0、5铜其熔点在217-219℃，在进行再流焊时，可操作的最低工艺温度应为液相温度加10℃，这就比锡铅共晶焊料的熔点高出40℃。不难看出，操作温度的上升与元器件的耐热温度的差由于无铅焊料的高熔点，对温度曲线的要

求将会有一点改变，因此在再流设备的设置上也需要有一些变化。一个基本的改变，就是在再流期间需要一个更为平坦的温度曲线变化。由于更小的工艺窗口，峰值温度和高于液化温度的时间的要求必须被达到，同时不能使组件或器件过热。一个长的再流区域和对产品的高效率热传导是必须的。这样由于熔点的上升，焊接工艺和设备都将发生重大的变化，为此，对于实行锡银铜焊料的无铅化，降低其熔点将是被关注的焦点问题[4]。

针对再流需要使用两个温区或者在再流温区采用相反峰值爬升的方法，这一问题可以被解决。采用这种方法时，使倒数第二个加热区相对最后一个加热区维持一个更高的温度，从而更快地将热量传导到板子上。最后一个温区则用来在组件上维持一个一致的温度。

一般认为锡银铜比锡铅润湿性低，其扩散率在75％、80％，比锡铅下降15％左右。为了提高可焊性，在助焊剂中增加活性剂是必要的，但这样一来又会造成粘度升高等不良现象。另外，由于无铅焊料表面张力比有铅焊料高，在同样条件下润湿性也会变差[4]。

由于无铅焊料的熔点高，则在钎焊时，元器件的最高温度受硅晶片暴露所能承受的最高温度限制。一般元件的表面温度限制到250℃，此时内部硅片还没有达到250℃，PCB 限制在235℃。同时还要控制钎焊过程的加热速率，以保证不引起热冲击损伤。铝电解电容不能承受高温钎焊。这种元件正常的最高操作温度为225℃，因此这种元件必须找出替代品。钽基电容温度阈值很高，约300℃，但是因原材料的可获得性及成本等因素，其应用受到限制。因此必须考虑峰值温度与元器件的耐热温度的适应性，因此预热终点温度要高，有热容量差异的元器件温度能达到均匀。此外由于元器件与母材的氧化，焊膏活性的损失容易产生焊球，当用锡铅焊膏的助焊剂用于锡银铜焊膏时必须提高预热温度和预热