【正文】 接對波峰焊設備的要求 （ 3）無鉛焊接對返修設備的要求 （ 1）無鉛焊接對再流焊設備的要求 ① 耐 350 ℃ 以上高溫，抗腐蝕。 SnCu焊料中 Cu比例 %為共晶點，此時的Liftoff（ 焊點剝離）的幾率最小， 離開 %越遠越容易發(fā)生。 ? 對 不銹鋼腐蝕率： ? 對 Cu 腐蝕率： Sn37Pb 特別注意 ：（由于 浸析現(xiàn)象 ） ? 采用 PCB的 Cu布線有腐蝕作用，將 Cu比例從 %提高到 %，使 焊料中 Cu處于飽和狀態(tài)，可以減輕或避免對 Cu布線的腐蝕。 ? c 回流區(qū)峰值溫度 235℃ 與 FR4基材 PCB的極限溫度（ 240 0C ）差（工藝窗口）僅為 5 ℃ 。 （ c）進行設備改造或添置必要的焊接設備 （ d）提高管理水平。 ? 為了減小△ t，滿足小的無鉛工藝窗口。 ⑥ 增加冷卻裝置 ，使焊點 快速降溫。 （ 3） 無鉛焊點的特點 ? ① 浸潤性差，擴展性差。 ⑦增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環(huán)境的污染。 四． 無鉛焊接工藝控制 （ 1）無鉛 PCB設計 （ 2）印刷工藝 （ 3）貼裝 （ 4）再流焊 （ 5）波峰焊 （ 6）檢測 （ 7）關于無鉛返修 （ 8） 無 鉛清洗 （ 1）無鉛 PCB設計 ? 提倡為環(huán)保設計，需要考慮 WEEE在選材、制造、使用、回收成本等方面因素，但到目前為止 還沒有對無鉛 PCB焊盤設計提出特殊要求，沒有標準 。 模板設計應考慮的因素 （無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區(qū)別） ? 無鉛焊膏的浸潤性遠遠低于有鉛 焊膏； ? 無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，鉛合金的比重較低； ? 由于缺少鉛的潤滑作用，焊膏印刷時填充性和脫膜性較差。 ? 如何設置 最佳的溫度曲線，既保證焊點質(zhì)量，又保證不損壞元器件和 PCB，就是 無鉛回流焊接技術要解決的根本的問題 ① 無鉛再流焊的特點及對策 特點 對策 高 溫 設備耐高溫，加長升溫預熱區(qū)， 爐溫均勻，增加冷卻區(qū) 助焊劑耐高溫； PCB耐高溫；元器件耐高溫； 增加中間支撐； 工 藝 窗 口 小 預熱區(qū)緩慢升溫， 給導軌加熱 ， 減小 PCB及大小元器△ t； 提高浸潤區(qū)升溫斜率，避免助焊劑提前結(jié)束活化反應； 盡量降低峰值溫度，避免損害 PCB及元器件； 加速冷卻，防止焊點結(jié)晶顆粒長大 ， 避免枝狀結(jié)晶的形成； 對濕敏器件進行去潮處理。 g 環(huán)境溫度對爐溫也有影響 ， 特別是加熱溫區(qū)短 、 爐體寬度窄的再流焊爐 ， 在爐子進出口處要避免對流風 。 （ d） 對于復雜產(chǎn)品，可能需要 260℃ 才能焊好 。這種經(jīng)過優(yōu)化的設備設置可容納更多的變量，同時不會產(chǎn)生不符合技術規(guī)范的問題 。由于這個至關重要，缺陷的根源將要求進一步的調(diào)查。同時返修過程中一定要小心， 將任何潛在的對元件和 PCB的可靠性產(chǎn)生不利影響的因素降至最低 。 ? 最好每 個焊點焊接前都要對烙鐵頭進行清潔。 對無鉛焊接技術 眾說紛紜，各有一套說法、各有一套做法。類似 Liftoff（焊點剝離）。 氣孔多 ? 有鉛焊球與無鉛焊料混用時，焊球上的有鉛焊料先熔，覆蓋焊盤與元件焊端，助焊劑排不出去，造成氣孔。 ? 為了保證 電氣 可靠性，需要對不同免清洗助焊劑的性能進行評估。 ? 面臨 2020年 7月 1日即將到來 ， 我們應該做好準備，例如收集資料、理論學習等。 ? c FR4材料中的溴化環(huán)氧樹脂含鹵素阻燃材料，在高溫下釋放高毒物質(zhì)（二惡英 dioxin， TCDO）。 無鉛焊料與有鉛焊端混用時要控制 焊點中 Pb含量＜ % ? 目前正處在無 Pb和有 Pb焊接的過度轉(zhuǎn)變時期，大部分無 Pb工藝是使用無鉛焊料與有鉛引腳的元件混用。 無鉛焊料焊點冷卻時也同樣有 凝固收縮現(xiàn)象 。 舉例： a 對實施無鉛及其制造技術認識不一致，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；無鉛焊點可靠性的不同認識 ?? b 美國認為 \\。 ? 烙鐵頭前端的形狀和尺寸要有利于熱傳導。 ? 對檢測人員進行培訓。 再進一步深究這數(shù)據(jù)，可以確定焊錫短路的位置。例如較復雜的印制板要使最大和最小元件都能達到 ~4μm界面合金層厚度，當 PCB進爐的數(shù)量發(fā)生變化時、當環(huán)境溫度或排風量發(fā)生變化時、當電源電壓和風機轉(zhuǎn)速發(fā)生波動時，都可能不同程度的影響每個焊點的實際溫度。保溫的目的是要減小 Δ T。 其優(yōu)點是溫度均勻 、 焊接質(zhì)量好 ?；亓鲿r自校正（ Selfalign）作用非常小，因此，貼片精度比有鉛時要求更高。例如盡量選擇與元件焊端一致的合金成分。 （ 3）無鉛焊接對返修設備的要求 ① 耐高溫，抗腐蝕 。 ③ 升溫、預熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。 ⑾波峰焊后分層 Liftoff（剝離、裂紋）現(xiàn)象較嚴重。 2℃ 。 ? 對于簡單的產(chǎn)品，峰值溫度 235~240℃ 可以滿足要求；但是 對于復雜產(chǎn)品，可能需要 260℃ 才能焊好 。無鉛焊接的特點及工藝控制 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 （ 1） 從再流焊溫度曲線分析無鉛焊接的特點 （ 2） 無鉛波峰焊特點及對策 三．無鉛焊接對焊接設備的要求 四． 無鉛焊接工藝控制 （ 1）無鉛 PCB設計（ 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 無鉛技術 設備方面 印、貼、焊、檢 只有焊接設備有特殊要求 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 潤濕性好 潤濕性差 檢測標準 IPCA610C IPCA610D 管理 要求更嚴格 通過無鉛 、有鉛比較，正確認識無鉛技術 （ a）無鉛工藝技術并不是高不可攀的技術 因為基本原理、工藝方法與有鉛技術是相同的 。因此 FR4基材 PCB就不能滿足要求了。 ③ 由于潤濕性差，需要改良助焊劑，并 增加一些涂覆量 。 ⑿ 充 N2可以減少焊渣的形成，可以不充氮氣（ N2）， 但一定要比有鉛焊接更 注意每天的清理和日常維護 。 ④ 要求有兩個回流加熱區(qū)或提高加熱效率。 ② 提高加熱效率。 （ b） 應 多選擇幾家公司的焊膏做工藝試驗 ，對印刷性、脫膜性、觸變性、粘結(jié)性、潤濕性以及焊點缺陷、殘留物等做比較和評估 ， 有條件的企業(yè)可對焊膏進行認證和測試 。 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。 缺點是 PCB上 、 下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制 。 大元件 等大熱容量位置一般都 滯后小元件到達峰值溫度， 可采取保持 低峰值溫度 ，較寬峰值時間，讓小元件等一等大元件，然后再降溫的措施。因此 如果產(chǎn)生的實時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 。 ? 左圖顯示 焊錫短路缺陷發(fā)生在哪里。 （ 7） 關于無鉛返修和手工焊 ? 無鉛返修相當困難，主要原因： ①無鉛焊料合金潤濕性差。 ? 烙鐵頭長度要適當短一些。日本大多使用 \\。由于無鉛熔點高、與 PCB的 CTE不匹配更嚴重、出現(xiàn) 偏析現(xiàn)象，因此當存在 PCB受熱變形等應力時，很容易發(fā)生 Liftoff，嚴重時甚至會造成 焊盤剝落 。在“無鉛”焊點中，鉛的含量可能來源于元件的焊端、引腳或 BGA的焊球。 ? 措施： 控制溫度曲線；對焊接設備進行改造；大、厚、復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。 。如果有電遷移和枝狀結(jié)晶生長的出現(xiàn)，將發(fā)生導線間的短路，造成電遷移（俗稱“漏電”）的風險。 ? Pb在 1%左右的微量時發(fā)生焊點剝離的概率最高。 熱傳導 收縮 （ 5） A面回流焊＋ B面波峰焊復合工藝中的問題 ? 完成了 A面回流焊，進行 B面波峰焊時，在 A面大的QFP和 PLCC等元件的引腳鍍層為 SnPb合金時 ，雖然焊點本身熔點在 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℃ 的低熔點層，使界面發(fā)生熔化，在熱應力的作用下造成焊點從焊盤上剝離。 ? 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、檢測等設備究竟有什么要求 …… 都沒有明確的說法。 無鉛手工焊接的要點（ 3） ——烙鐵頭的接觸方法有利于熱傳導 無鉛手工焊接的要點（ 4） ——烙鐵頭前端必須保持清潔 ? 烙鐵頭前端因助焊劑污染，易引起焦黑殘渣，妨礙烙鐵頭前端的熱傳導。 ? 造成 PCB和元件損壞的最高溫度沒有變化 (~ 290℃ ) 無鉛返修注意事項 ? 選擇適當?shù)姆敌拊O備和工具 ? 正確使用返修設備和工具 ? 正確選擇焊膏、焊劑、焊錫絲等材料 ? 正確設置焊接參數(shù) (溫度曲線 ) 適應無鉛焊料的高熔點和低潤濕性。在本例中，最多缺陷的位置造成錫橋總數(shù)量的 15%。 由此可見， 再流焊爐的參數(shù)設置必須以工藝控制為中心，避開技術規(guī)范極限值。 低峰值溫度 (230~240C )曲線 （接近 Sn63/Pb37） 230~240C