【正文】 返修設(shè)備和工具 ? 正確選擇焊膏、焊劑、焊錫絲等材料 ? 正確設(shè)置焊接參數(shù) (溫度曲線 ) 適應(yīng)無鉛焊料的高熔點(diǎn)和低潤濕性。 焊料的傳輸不能有效傳遞熱量。 無鉛手工焊接的要點(diǎn)（ 3） ——烙鐵頭的接觸方法有利于熱傳導(dǎo) 無鉛手工焊接的要點(diǎn)（ 4） ——烙鐵頭前端必須保持清潔 ? 烙鐵頭前端因助焊劑污染，易引起焦黑殘?jiān)?，妨礙烙鐵頭前端的熱傳導(dǎo)。 ? 對無鉛焊接機(jī)理研究、對不同 無鉛焊料合金與不同被焊接金屬表面（包括元器件端頭和 PCB焊盤）焊接后形成的 界面合金層的結(jié)構(gòu)等 認(rèn)識還 不成熟。 ? 究竟哪一種無鉛焊料更好？ ? 哪一種 PCB焊盤鍍層對無鉛焊更有利？ ? 哪一種元器件焊端材料對無鉛焊接焊點(diǎn)可靠性更有利？ ? 什么樣的溫度曲線最合理？ ? 無鉛焊對印刷、焊接、檢測等設(shè)備究竟有什么要求 …… 都沒有明確的說法。 這意味著來自元件、 PCB鍍層的微量 Pb混入，將容易發(fā)生 Liftoff。 熱傳導(dǎo) 收縮 （ 5） A面回流焊＋ B面波峰焊復(fù)合工藝中的問題 ? 完成了 A面回流焊，進(jìn)行 B面波峰焊時(shí)，在 A面大的QFP和 PLCC等元件的引腳鍍層為 SnPb合金時(shí) ，雖然焊點(diǎn)本身熔點(diǎn)在 217 ℃ ，不會熔化，但在焊錫與焊盤界面容易形成 Pb偏析 ——形成 SnAgPb的 174℃ 的低熔點(diǎn)層，使界面發(fā)生熔化，在熱應(yīng)力的作用下造成焊點(diǎn)從焊盤上剝離。 （ g） 回流焊＋波峰焊復(fù)合工藝時(shí)，采用 SMD焊盤設(shè)計(jì)。 ? Pb在 1%左右的微量時(shí)發(fā)生焊點(diǎn)剝離的概率最高。 ? 措施： 盡量降低峰值溫度；對潮濕敏感元件進(jìn)行去潮烘烤 。如果有電遷移和枝狀結(jié)晶生長的出現(xiàn)，將發(fā)生導(dǎo)線間的短路，造成電遷移（俗稱“漏電”）的風(fēng)險(xiǎn)。 （ 4） 無鉛印刷 —— 加大模板開口尺寸： 寬厚比＞ ，面積比＞ ；提高印刷精度。 。 （ 2） 有鉛工藝遇到 無鉛元器件 ,必須提高焊接溫度到 235℃ 左右。 ? 措施： 控制溫度曲線；對焊接設(shè)備進(jìn)行改造；大、厚、復(fù)雜和高可靠的板采用耐高溫的 PCB材料；用含 N酚醛樹脂取代雙氰胺作固化劑，通過 N和 P作用提高阻燃性。 ? 連接器和其他塑料封裝元件（如 QFP、 PBGA）在高溫時(shí)失效明顯增加（如分層、苞米花、變形等）。在“無鉛”焊點(diǎn)中，鉛的含量可能來源于元件的焊端、引腳或 BGA的焊球。 （ e） 添加微量元素，消除偏析。由于無鉛熔點(diǎn)高、與 PCB的 CTE不匹配更嚴(yán)重、出現(xiàn) 偏析現(xiàn)象，因此當(dāng)存在 PCB受熱變形等應(yīng)力時(shí)，很容易發(fā)生 Liftoff，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐?焊盤剝落 。 （ 2） 有鉛工藝也遇到 純 Sn熱風(fēng)整平的 PCB （ 3） 波峰焊問題比較多 ① 遇到無鉛元器件 ； ②插裝孔、導(dǎo)通孔不上錫； ③分層 Liftoff現(xiàn)象較嚴(yán)重； ④橋接、漏焊等缺陷多； ⑤錫鍋表面氧化物多 …… （ 4） 分層 Liftoff（焊點(diǎn)剝離、裂紋）現(xiàn)象 ? 無 Pb和有 Pb混用時(shí)，焊接后在焊點(diǎn)與焊端交界處會加劇分層 Liftoff（剝離、裂紋）現(xiàn)象。日本大多使用 \\。 五 .過渡階段有鉛、無鉛混用應(yīng)注意的問題 1. 目前國內(nèi)無鉛進(jìn)展情況大致如下 : ? 只有極少數(shù)獨(dú)資、合資企業(yè)完全實(shí)現(xiàn)了無鉛； ? 大約有 1/3企業(yè)有了不同程度和規(guī)模的無鉛（個(gè)別產(chǎn)品或 1~2條生產(chǎn)線 ）； ? 有的正處在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)，準(zhǔn)備上無鉛； ? 大部分國企還在觀望或正在考慮； ? 還有些軍工口單位在等待 政策，等待豁免 …… 2. 目前無鉛焊接技術(shù)處于過渡和起步階段 ? 雖然國際國內(nèi)都在不同程度的應(yīng)用無鉛技術(shù)，但目前還處于過渡和起步階段，從理論到應(yīng)用都還不成熟。 ? 烙鐵頭長度要適當(dāng)短一些。 。 （ 7） 關(guān)于無鉛返修和手工焊 ? 無鉛返修相當(dāng)困難，主要原因： ①無鉛焊料合金潤濕性差。 ? 焊膏圖形之間的粘連。 ? 左圖顯示 焊錫短路缺陷發(fā)生在哪里。該信息可用于決定制造過程的系統(tǒng)缺陷。因此 如果產(chǎn)生的實(shí)時(shí)溫度曲線接接近于上限值或下限值，這種工藝過程就不穩(wěn)定 。 ? 由于 PCB的質(zhì)量、層數(shù)、組裝密度、進(jìn)入爐內(nèi)的 PCB數(shù)量、傳送速度、氣流等的不同，進(jìn)入爐子的 PCB的溫度曲線也是不同的，因此，再流焊工序的過程控制不只是監(jiān)控機(jī)器的控制數(shù)據(jù)，而是 對制造的每塊 PCB的溫度曲線進(jìn)行監(jiān)控 。 大元件 等大熱容量位置一般都 滯后小元件到達(dá)峰值溫度， 可采取保持 低峰值溫度 ，較寬峰值時(shí)間，讓小元件等一等大元件，然后再降溫的措施。 （ a） 簡單的產(chǎn)品的 無鉛回流焊溫度曲線 （ b） 推薦的 升溫 保溫 峰值溫度曲線 通過緩慢升溫，充分預(yù)熱 PCB，降低 PCB表面溫差 Δ t，使 PCB表面溫度均勻，從而實(shí)現(xiàn)較低的峰值溫度（ 235 ~2450C ），避免損壞元器件和 FR4基材 PCB。 缺點(diǎn)是 PCB上 、 下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制 。 c 根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度 、 元器件的大小以及有無 BGA、 CSP等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置 。 精確編程、控制 Z軸高度、采用 無接觸拾取可減小震動等措施?；亓鲿r(shí)自校正（ Selfalign）作用非常小，因此印刷精度比有鉛時(shí)要求更高。 （ b） 應(yīng) 多選擇幾家公司的焊膏做工藝試驗(yàn) ，對印刷性、脫膜性、觸變性、粘結(jié)性、潤濕性以及焊點(diǎn)缺陷、殘留物等做比較和評估 ， 有條件的企業(yè)可對焊膏進(jìn)行認(rèn)證和測試 。 （ b）橢圓形焊盤可減少焊后焊盤露銅現(xiàn)象。 ② 提高加熱效率。 2℃ 。 ④ 要求有兩個(gè)回流加熱區(qū)或提高加熱效率。 ? ④ 缺陷多 ——由于浸潤性差，使自定位效應(yīng)減弱。 ⑿ 充 N2可以減少焊渣的形成，可以不充氮?dú)猓?N2）， 但一定要比有鉛焊接更 注意每天的清理和日常維護(hù) 。這樣的改變可能導(dǎo)致動力學(xué)的改變以及焊接質(zhì)量的改變 。 ③ 由于潤濕性差，需要改良助焊劑，并 增加一些涂覆量 。 ? f 為了減小爐子橫向 溫差△ t，采取措施：帶加熱器的導(dǎo)軌、選用散熱性小的材料、定軌向爐內(nèi)縮進(jìn)等技術(shù)。因此 FR4基材 PCB就不能滿足要求了。要求焊接設(shè)備橫向溫度均勻。無鉛焊接的特點(diǎn)及工藝控制 顧靄云 內(nèi)容 一 ． 無鉛工藝與有鉛工藝比較 二 ． 無鉛焊接的特點(diǎn) （ 1） 從再流焊溫度曲線分析無鉛焊接的特點(diǎn) （ 2） 無鉛波峰焊特點(diǎn)及對策 三．無鉛焊接對焊接設(shè)備的要求 四． 無鉛焊接工藝控制 （ 1）無鉛 PCB設(shè)計(jì)（ 2）印刷工藝（ 3）貼裝 （ 4）再流焊（ 5）波峰焊（ 6）檢測（ 7）無鉛返修 五． 過渡階段有鉛、無鉛混用應(yīng)注意的問題 問題舉例及解決措施 一．無鉛工藝與有鉛工藝比較 有鉛技術(shù) 無鉛技術(shù) 設(shè)備方面 印、貼、焊、檢 只有焊接設(shè)備有特殊要求 焊接原理 相同 工藝流程 工藝方法 元器件 有鉛 無鉛 PCB 焊接材料 溫度曲線 工藝窗口大 溫度高、工藝窗口小 焊點(diǎn) 潤濕性好 潤濕性差 檢測標(biāo)準(zhǔn) IPCA610C IPCA610D 管理 要求更嚴(yán)格 通過無鉛 、有鉛比較，正確認(rèn)識無鉛技術(shù) （ a）無鉛工藝技術(shù)并不是高不可攀的技術(shù) 因?yàn)榛驹怼⒐に嚪椒ㄅc有鉛技術(shù)是相同的 。 無鉛焊接的工藝窗口比鉛錫焊膏小，要求 PCB表面溫度更均勻。 ? 對于簡單的產(chǎn)品，峰值溫度 235~240℃ 可以滿足要求；但是 對于復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要 260℃ 才能焊好 。 ? e 由于高溫， PCB容易變形，特別是拼板，因此對于大尺寸的 PCB需要增加中間支撐。 2℃ 。 ℃ t 雙波峰焊實(shí)時(shí)溫度曲線 在預(yù)熱區(qū)末端、兩個(gè)波之間插入加熱元件 ⑧ 要密切關(guān)注 SnCu焊料中 Cu比例， Cu的成分改變 %，液相溫度改變多達(dá) 6℃ 。 ⑾波峰焊后分層 Liftoff（剝離、裂紋）現(xiàn)象較嚴(yán)重。但氣孔不影響機(jī)械強(qiáng)度。 ③ 升溫、預(yù)熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。并 要求 Sn鍋溫度均勻， ＜ 177。 （ 3）無鉛焊接對返修設(shè)備的要求 ① 耐高溫，抗腐蝕 。 盡量使印制板上 △ t達(dá)到最小 值 。例如盡量選擇與元件焊端一致的合金成分。 （ b）因?yàn)闊o鉛的低浸潤力問題?；亓鲿r(shí)自校正（ Selfalign）作用非常小，因此，貼片精度比有鉛時(shí)要求更高。 b 根據(jù) PCB板的材料 、 厚度 、 是否多層板 、 尺寸大小 。 其優(yōu)點(diǎn)是溫度均勻 、 焊接質(zhì)量好 。 三角形曲線的升溫速度是整體控制的 ，與傳統(tǒng)的升溫 保溫 峰值曲線比較，能量成本較低。保溫的目的是要減小 Δ T。然而，這并不是實(shí)際的工藝控制信息。例如較復(fù)雜的印制板要使最大和最小元件都能達(dá)到 ~4μm界面合金層厚度，當(dāng) PCB進(jìn)爐的數(shù)量發(fā)生變化時(shí)、當(dāng)環(huán)境溫度或排風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)、當(dāng)電源電壓和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生波動時(shí)，都可能不同程度的影響每個(gè)焊點(diǎn)的實(shí)際溫度。 現(xiàn)代檢測設(shè)備軟件技術(shù)的先進(jìn)性 例如 AOI設(shè)備 （ 1） AOI設(shè)備產(chǎn)生兩種類型的過程控制信息 ? 定量的信息 ，如元件偏移的測量等 ? 定性信息 ，可通過直接報(bào)告缺陷信息來決定全部裝配過程的品質(zhì)。 再進(jìn)一步深究這數(shù)據(jù)，可以確定焊錫短路的位置。 ? 焊膏圖形對焊盤的重合不良。 ? 對檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)。 ：接觸面積、熱容量、形狀長度。 ? 烙鐵頭前端的形狀和尺寸要有利于熱傳導(dǎo)。 無 鉛清洗 對策 ? 需要增加壓力、清洗時(shí)間， ? 必要時(shí)增加清 洗劑濃度。 舉例： a 對實(shí)施無鉛及其制造技術(shù)認(rèn)識不一致，各種各樣的說法： 二元合金比三元合金更“穩(wěn)定”；三元合金比四元合金更“穩(wěn)定” ；不同的無鉛合金混合會引發(fā)問題；無鉛焊點(diǎn)可靠性的不