无铅焊接技术的发展现状及未来发展趋势

国内焊接技术应用现状与发展趋势

国内焊接技术的应用现状：

1.应用范围广泛：焊接技术在国内的应用范围较广泛，不仅在金属结构、船舶、航空航天、汽车、冶金、化工、电力等领域得到广泛应用，还涉及到日常生活中的各种器具和家具。

2.工艺水平较高：国内焊接技术在工艺水平和产品成品率方面取得了不小的进步，特别是在金属材料制造工业的应用中，焊接工艺水平相比以前得到了提高。

3.设备升级换代：国内焊接技术设备升级换代迅速，新技术、新设备不断涌现，为焊接工艺提高了效率，提高了产品质量。

4.人才队伍建设不足：国内焊接技术领域虽然发展迅速，但人才队伍建设仍不足，缺少高素质的技术人才，需要加强技术培训和人才引进等方面的工作。

发展趋势：

1.数字化技术：随着物联网等数字化技术的发展，焊接技术也将数字化化，通过焊接机器人、自动化焊接设备等数字化技术提高生产效率、减少人员工作强度，提高产品的质量稳定性。

2.高端焊接技术： 随着国内制造业的转型升级，高端焊接技术越来越受到重视，特别是在核电、气体管道等领域。需要研发和应用更加精确、高效、安全的焊接技术，提高产品的质量和可靠性。

3.环保焊接技术：随着全球的环保意识不断提高，焊接行业也需要考虑环保因素，研发、应用环保型焊接技术和材料。

4.人才培养和梯队建设：随着焊接技术的发展，需要加强人才培养和梯队建设，提高技术工人的水平和素质，打造一支专业、高素质、高水平的焊接技术队伍。

■桂林电子科技大学机电工程学院张志刚　

电子元器件封装无铅化及其发展趋势　

【摘要】　

从无铅焊接技术的产生背景、国内外发展现状，可知电子产品的无铅化趋势日益紧迫，其中元器件的无铅　

化是其根本。介绍了电子元器件的必然发展趋势及电子元器件封装无铅化的技术要求，最后对实现电子无铅化　

的三个关键技术一无铅焊料、无铅焊接工艺与设备、导电胶连接技术进行了阐述　

【关键字１元器件；封装；无铅化；焊料；导电胶　

１、电子元器件无铅化势在必行　

焊料的使用历史悠久，从古罗马　

用铅锡焊接水管引水，到现代电予工　

业中元器件的焊接封装，均离不开焊　

料的使用。据统计，全世界每年有　

２００００，￣铅用于电子行业，其中铅锡　

焊料中的铅是较大片ｊ项。　

铅是一种低成本，温度及电气性　

能都有着适当性质的元素，由于铅锡　

（｝）｝］一Ｓｎ）合金同时具有低成本与适当　

性质，Ｐｂ—Ｓｎ焊锡合金一直被用于焊　

接材料之中，也是在现代电子工业　

中，使用最广的焊接剂材料。电子焊　

锡约占所有铅用量的０．５％，但铅对人　

体极为有害，会导致神经系统和生育　

系统紊乱、神经和身体发育迟缓，会　

对肾脏形成中毒性肾病、对血红蛋白　

形成障碍，最后导致贫血，铅中毒特　

别对年幼儿童的神经发育有极大危　

害。　

鉴于铅的危害作用，我国己明令　

禁止在食品罐、水管、石油和颜料等　

方面使用铅。但是日益增多的电子产　

品废弃物是有害铅的重要来源。如，　

一个２２英寸的彩色显像管中就含有　

１．５千克铅（含铅玻璃形式），一旦　

废弃的显像管遇到酸雨，电子废弃物　

处理不当，或为了回收少量贵金属而　

Ｈｔｉｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍｔｅ．ｎｅｔ　不惜二次污染，是包括铅在内的有害　

物的重要来源。图１所示为铅的一系　

列污染问题“。　

为此，世界各国已制定法律来控　

制铅等有毒物质的使用，欧盟于　

２００２年１０月完成的ＷＥＥＥ（Ｗａｓｔｅ　Ｅ１一　

ｅｅｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅ］ｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎ—　

ｔ）废弃电子电机设备指令。２００３年　

电弧悍的发展和研究现状

一、引言

焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。

二、电弧焊及其发展

早期的焊接是把两块熟铁钢加热到红热状态以后用锻打的方法连接在一起的。现代焊接方法的发展是以电弧焊为起点的。电弧作为一种气体导电的物理现象，早年被俄国人彼得洛夫教授首先发现，并指出可利用电弧来熔化金属。但由于当时电力工业不够发达，不能提供维持电弧稳定燃烧的足够功率的电源，而且焊接冶金也未能解决焊缝质量问题，因而电弧焊并未得到应用。从1892年发现金属极电弧后，直到1910年出现了厚药皮焊条以后电弧焊才真正用于工业生产。由此可见电弧焊的发展是以焊条电弧焊为起点的。最早的电弧焊是以光金属棒作电极和填充金属，电弧在空气中处于无保护状态下燃烧，电弧稳定性和焊缝质量都很差。药皮焊条的应用，使得电弧处于药皮熔化所产生的保护气氛中，这不仅大大改善了电弧稳定性，而且使熔池处在电气氛及药皮所形成的熔渣保护下，使焊缝的质量明显提高。随着熔炼技术及电子技术的发展，近代出现了埋弧自动焊。埋弧自动焊的焊丝兼有电极和填充金属的作用，电弧及熔池都处于焊剂形成的熔渣保护下，无明弧。埋弧自动焊的出现大大提高了焊接生产率，为长直焊缝及大型环焊缝的焊接提供了有效的自动化手段，同时也大大减轻了焊接操作者的劳动强度，改善了操作环境。

由于焊条药皮及埋弧焊焊剂的成分中含有金属及非金属氧化物，所以难以用来焊接铝、镁、钦等活泼金腐及其合金。在第二次世界大战中，由于航空工业的迅猛发展，出现大量由铝合金、不锈钢等金属材料制成的飞机和航空发动机的焊接零部件，而且焊接接头要求质量高，采用己有的焊接方法己不能适应和保证优质的焊接接头。为适应战争的需要，出现了钨极氩弧焊。但是这种焊接方法受钨极许用电流的限制，焊接电流不能过大，而且向焊缝中添加焊丝又不太方便，故不适于焊接厚大件，焊接生产率也不高。为了克服钨极氢弧焊存在的问题，人们在发展钨极氢弧焊的同时又进行了新的探索，于年代末期出现了新的电弧焊方法—熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊有氩气保护的特点，而且焊丝兼有电极和填充金属的作用，焊接时可选用较大的电流密度，所以焊接生产率高。但因为当时氩气较稀缺和昂贵，用于焊接碳钢、低合金结构钢和普通焊接构件时，焊接成本太高。于是人们开始寻求以廉价易得的气体来代替氩气，以降低焊接成本。通过不断的实践，于年代初期，气体保护焊终于获得了应用和推广。气体保护焊具有高效、节能、成本低、工件变形小等优点，现己成为焊接碳钢、低合金结构钢的最常用焊接方法。

／何坚明　

Ｉ　Ｓ　Ｐ技术应用与发展趋势　

所周知，在电子产品组装中，元（组）件与印制　板的连接方法以焊料焊接为主。自２００６年７月　

以来，电子产品实施“无铅化”的指令——　

Ｓ和ＷＥＥＥ，更是给世界电子产品制造业带来重大　

：，即为了满足电子产品“无铅化”要求，ＰＣＢ的　处理方式必须进行重新开发、选用和评价。　

这时，有机可焊性保护剂ＯＳＰ，作为与ＨＡＳＬ、　

、化学镀锡、化学镀银四种方法并列的、能够适　无铅化”焊接的表面涂（镀）覆层，被ＰＣＢ业界普　

予厚望。　

２００８年１Ｏ月１４日，由中国印制电路行业协会主　

广东东硕科技有限公司协办的２００８　ＯＳＰ表面处理　

研讨会，吸引了华为、依利安达、深南电路、世运　

、博敏电子、华祥电路等众多ＰＣＢ业内专家齐聚广　

探讨ＯＳＰ前沿技术应用与发展趋势的相关课题。　

Ｐ取代ＨＡＳＬ成必然　

有机可焊性保护剂（ＯＳＰ）又可称耐热预焊剂　

ｌｕｘ）。目前，ＯＳＰ的第五代——高温型ＯＳＰ（ＨＴ一　

）自开发成功并在“无铅化”焊接中推广应用以　

其在ＰＣＢ中的应用已经跃居第一位。　

针对这一问题，林金堵教授在会上发表了题为　机可焊性保护剂的现状与未来》的演讲，他认为　

ＰＣＢ高密度化和无铅焊接的进步与发展，ＯＳＰ必　然要取代ＨＡＳＬ，未来的ＰＣＢ表面涂（镀）覆层，将主要　

是ＯＳＰ的世界。　１、ＯＳＰ的应用特性　

演讲开始，林教授首先介绍了目前能适应无铅焊　

接的表面涂覆层的五种类型及ＯＳＰ的应用特性。他认　

为：随着ＯＳＰ在ＰＣＢ中的应用不断深化和发展，其性　能也不断完善。现在，ＯＳＰ的基本性能主要有三个：　

（１）保护性。ＯＳＰ采用含有高活性的咪唑类，可与　

铜表面电子形成牢固的、厚度在０．２～０．５　ｍ之间的　

“络合物”，以此牢固地保护着铜表面，令其即使在　

加热条件下，也可避免“氧化”和“污染”。　

（２）耐热性。ＯＳＰ的耐热（高温）性是无铅焊接过程　中的核心问题。而在高温型ＯＳＰ的组成中，不仅含有