无铅焊接技术知识
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无铅浸焊与无铅波峰焊焊接注意事项自动浸焊1)无铅浸焊时锡炉的温度一般应设定为≤300oC。
无铅浸焊的最大问题在于Cu-Sn金属间化合物的清除问题,这一方面与Sn-Pb焊料相比会带来意想不到的困难。
无论是铜线、印刷电路板还是变压器等浸锡工艺,其上面的铜都会不同程度地向锡炉中的熔融焊料中溶解。
而Cu与Sn之间很容易形成金属间化合物,一般为Cu6Sn5,该化合物的熔点在500oC以上,因此它以固态形式存在。
传统的Sn63-Pb37合金其密度为8.80g/cm3,而Cu6Sn5的密度为8.28g/cm3。
因此在有铅制程中该化合物会浮于熔融焊料表面,比较容易清除。
但是在无铅制程中,由于无铅焊料的密度一般为7.40g/cm3左右,它的密度比Cu-Sn金属间化合物的密度要小,因此Cu-Sn金属间化合物会沉于锡炉底部而无法清除。
这些沉于锡炉底部的Cu-Sn金属间化合物会附着于设备底部的附件下,造成传热不良等问题。
因此,对于无铅浸焊工艺而言,定期清炉是一个迫不得已的工作。
依据客户的生产密度,我们建议平均1个月清炉1次。
2)浸焊工艺的另一个问题就是助焊剂的挥发问题。
液体助焊剂的载体为有机醇类物质,易于挥发并导致助焊剂比重增加,即助焊剂中作为活性成分物质的相对百分比增加。
这将带来焊后表面残留物增加等诸多问题。
因此,浸焊工艺中一定要严格控制助焊剂的比重,建议每天使用前都要用比重计检测一次。
如发现其比重超过助焊剂供应商的数据指标,则通过添加稀释剂的方法将比重调整为标准值。
无铅波峰焊1)无铅波峰焊工艺中时刻要注意到两个基本特点:由于无铅焊料熔点较高,因此需要较高的焊接温度;由于无铅焊料的润湿性较差,因此需要与之相配套的无铅专用助焊剂。
2)目前无铅波峰焊设备一般采用喷雾方式来涂敷助焊剂。
喷雾参数的调整以助焊剂能够均匀分布在印刷电路板表面且不会有垂滴为目标。
在满足这一要求的前提下,喷雾气压不宜过大。
与此同时,设计良好的波峰焊设备一般会将液体助焊剂中溶剂的挥发降到很小,但是还应该提醒自己定期检测液体助焊剂的比重。
线路板装配中的无铅工艺应用规则无铅工艺是一种环保型的电子零件焊接技术,逐渐在线路板装配中得到广泛应用。
下面将介绍在无铅工艺中的一些应用规则。
首先,无铅工艺需要使用无铅焊膏。
无铅焊膏一般由锡、银和铜等金属合金组成,可以代替传统的含铅焊膏。
在选择无铅焊膏时,需要注意其熔点和流动性,以确保焊接质量。
其次,无铅工艺对线路板的贴片元件有一定要求。
贴片元件应采用无铅焊接引脚的型号,并且引脚焊接垂直于线路板表面。
此外,在无铅工艺中,首选的焊接方式是表面贴装技术(SMT),因为SMT可以更好地适应无铅焊膏的特性。
然而,对于一些无法采用SMT的特殊元件,可以考虑采用Through-hole技术,但需要注意保证焊接质量。
继续,无铅工艺中需要采取一些特殊措施以确保焊接质量。
例如,焊接温度和焊接时间要根据元件和线路板的要求进行调整,以避免焊接温度过高或焊接时间过长导致焊接不良。
此外,还需要注意焊接前对线路板和元件进行适当的清洗处理,以去除表面的污染物,确保焊接的可靠性。
最后,无铅工艺中需要对焊接后的线路板进行质量检测。
这包括进行外观检查,检查焊接是否均匀、焊点是否完整等;进行电性能测试,检测焊点的电阻、电容等参数;进行环境可靠性测试,以确保焊接的稳定性和耐久性。
总结起来,无铅工艺在线路板装配中的应用需要考虑选用无铅焊膏、合适的贴片元件、适当的焊接方式、调整焊接参数、进行清洗处理以及进行质量检测。
这些应用规则能够帮助我们实现环保电子装配,同时确保焊接的质量和稳定性。
随着环保意识的提高和全球环境保护政策的推动,无铅工艺在电子制造领域的应用逐渐成为主流。
无铅工艺相对于传统的含铅焊接工艺具有许多优势,比如环境友好、减少污染、提高焊接质量等。
因此,在线路板装配中,应用无铅工艺已经成为电子企业追求环保和高质量的重要举措。
首先,无铅工艺中的焊接材料是重要的考虑因素。
传统的含铅焊接工艺使用的是含有铅的焊锡合金,而无铅工艺需要使用无铅焊膏。
浅析无铅焊接工艺技术无铅焊接工艺技术是一种环保型的焊接工艺技术,它使用无铅焊料代替传统的含铅焊料,以达到环保和健康的目的。
随着环境保护意识的增强,无铅焊接技术逐渐受到人们的关注和认可。
本文将从无铅焊接的原理、特点、应用和发展趋势等方面进行浅析。
无铅焊接的原理无铅焊接是利用无铅焊料进行焊接的一种工艺技术。
在传统的焊接过程中,通常使用的焊料中含有大量的镉和铅等有害物质,这些物质对环境和人体健康都会带来一定程度的危害。
为了降低焊接过程对环境和人体健康的影响,逐渐提出了无铅焊接技术。
无铅焊接技术主要使用无铅焊料,通过特定的工艺和设备将焊料熔化,使其与焊接材料发生化学反应,形成牢固的连接,从而达到焊接的目的。
无铅焊接的特点1. 环保健康:无铅焊料不含有铅等有害物质,对环境没有污染,对焊工和操作人员也没有危害,符合现代环保和健康的要求。
2. 焊接效果良好:无铅焊料的使用不仅可以达到与传统焊料相同的焊接效果,还能够提高焊接工件的质量和耐蚀性能。
3. 生产成本较高:无铅焊料的生产成本相对于传统的含铅焊料较高,这也是制约其推广应用的一个重要原因。
4. 技术要求较高:使用无铅焊料进行焊接需要掌握一定的工艺技术和操作要求,操作人员需要接受专门的培训。
无铅焊接的应用无铅焊接技术在电子、汽车、航空航天、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
在电子领域,由于无铅焊料具有良好的导电性和连接性,能够满足微型电子设备对焊接质量和稳定性的要求,因此在手机、电脑、电子元器件等产品中得到了广泛应用。
在汽车领域,由于汽车工件对焊接质量要求较高,传统的含铅焊接技术逐渐被无铅焊接技术所替代,以满足环保和健康的需求。
在航空航天和医疗器械领域,无铅焊接技术也受到了越来越多的关注和应用。
无铅焊接技术的发展趋势随着环保和健康意识的增强,无铅焊接技术的应用前景将更加广阔。
在未来,无铅焊接技术将会成为焊接行业的主流技术,取代传统的含铅焊接技术。
随着科技的进步和工艺的改进,无铅焊接技术的生产成本将会降低,操作难度也会降低,从而更加便于推广和应用。
无铅制程知识讲座尊敬的各位听众,大家好!今天我将为大家带来一场关于无铅制程的知识讲座。
无铅制程是现代电子制造过程中的一项重要技术,它不仅可以提高产品的品质,还能有效降低对环境的污染。
让我们一起来了解一下吧。
首先,让我们明确一下什么是无铅制程。
无铅制程是一种使用无铅焊料及处理方法的电子制造技术。
相对于传统的铅焊接技术,无铅制程具有更高的可靠性、更低的环境污染风险和更长的使用寿命。
在无铅制程中,我们使用的是一种称为无铅焊料的材料,它可以替代传统的含铅焊料,从而降低对环境和人体健康的潜在危害。
无铅制程的实施主要分为两个方面:一是无铅焊料的使用,二是无铅加工工艺的应用。
无铅焊料主要由锡、银、铜等元素组成,不含有害的铅成分。
在无铅制程中,焊接工艺的温度和时间需要进行严格的控制和调整,以确保焊接质量的稳定和可靠。
无铅制程带来的好处不仅仅是环境友好,还有一系列的技术优势。
首先,无铅制程可以提高产品的可靠性和稳定性。
铅焊接会加速器件的老化和腐蚀,而无铅焊接可以减少这种现象,延长产品的寿命。
其次,无铅制程还可以提高焊接质量和一致性。
无铅焊料的粘附性较强,能更好地与焊接表面结合,从而减少焊接缺陷和虚焊的风险。
此外,无铅制程还可以降低生产过程中的能源消耗和生产成本,提高企业的竞争力。
然而,我们也要认识到无铅制程带来的一些挑战与问题。
首先,无铅焊料相对成本较高,这增加了生产成本。
其次,无铅终端的使用寿命相对较短,需要维修和更新的频率更高。
最后,无铅制程在实施过程中还需要员工接受培训和技术支持,以确保焊接工艺的准确性和稳定性。
总之,无铅制程是一种环保、可靠的电子制造技术,对于提高产品品质和保护环境具有重要意义。
虽然无铅制程也面临一些挑战和问题,但通过技术改进和不断创新,我们相信无铅制程将会成为未来电子制造业发展的主流趋势。
谢谢大家!(此为人工智能文章生成,仅供参考。
)无铅制程作为一种环保、可靠的电子制造技术,具有广泛的应用前景和深远的影响。
1. 无铅焊接技术的工艺特点:电子产品制造业实施无铅化制程需面临以下问题;1)焊料的无铅化;2)元器件及PCB板的无铅化; 3)焊接设备的无铅化、焊料的无铅化.到目前为止,全世界已报道的无铅焊料成分有近百种,但真正被行业认可并被普遍采用是Sn-Ag-Cu三元合金,也有采用多元合金,添加In,Bi,Zn等成分。
现阶段国际上是多种无铅合金焊料共存的局面,给电子产品制造业带来成本的增加,出现不同的客户要求不同的焊料及不同的工艺,未来的发展趋势将趋向于统一的合金焊料。
(1)熔点高,比Sn-Pb高约30度;(2)延展性有所下降,但不存在长期劣化问题;(3)焊接时间一般为4秒左右;(4)拉伸强度初期强度和后期强度都比Sn-Pb共晶优越。
(5)耐疲劳性强。
(6)对助焊剂的热稳定性要求更高。
(7)高Sn含量,高温下对Fe有很强的溶解性2. 鉴于无铅焊料的特性决定了新的无铅焊接工艺及设备1)元器件及PCB板的无铅化在无铅焊接工艺流程中,元器件及PCB板镀层的无铅化技术相对要复杂,涉及领域较广,这也是国际环保组织推迟无铅化制程的原因之一,在相当时间内,无铅焊料与Sn-Pb的PCB镀层共存,而带来 "剥离(Lift-Off)"等焊接缺陷,设备厂商不得不从设备上克服这种现象。
另外对PCB板制作工艺的要求也相对提高,PCB板及元器件的材质要求耐热性更好。
2)焊接设备的无铅化(1)波峰焊设备:由于无铅焊料的特殊性,无铅焊接工艺进行要求无铅焊接设备必须解决无铅焊料带来的焊接缺陷及焊料对设备的影响,预热/锡炉温度升高,喷口结构,氧化物,腐蚀性,焊后急冷,助焊剂涂敷,氮气保护等。
A)无铅焊接要求的温度曲线分析:通过上述曲线图和金属材料学知识,我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点,温度T2最佳值应大于无铅锡的共晶温度,锡液焊接温度控制在2500C±20度(比有铅锡的温度要求更严),一般有高可靠要求的军用产品,△T<300C,对于普通民用产品,建议温差可放宽到△T2<50度(根据日本松下的要求);预热温度T1比有铅焊要稍高,具体数值根据助焊剂和PCB板工艺等方面来定,但△T1必须控制在50度以内,以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性;焊接后的冷却从温度T3(250度)降至温度T4(100~150度),建议按7~11度/S的降幅梯度控制;温度曲线在时间上的要求主要是预热时间t1、浸锡时间t2、t3及冷却时间t4,这些时间的具体数值的确定要考虑元器件、PCB板的耐热性及焊锡的具体成份等多方面因素,通常t1在1.5分钟左右,t2+t3在3~5S之间。
无铅焊接工艺技术
1.无铅焊接技术的发展趋势
在传统的电子产品焊接工艺中,普遍都是使用含铅焊料,以至于大量的铅毒
存在于我们日常使用的电子产品中。
由于铅及其化合物属剧毒物质,容易污染地下水及土壤,给人类的生存环境带来严重危害,特别是对儿童的脑发育。
随着电子工业的快速发展,被废弃的电器制品将逐年增多,电子工业中电路板焊接使用的焊料几乎都含有铅。
其污染地下水和土壤,成为环境问题,近年来已引起人们的特别关注,特别是在发达国家。
(1)欧洲议会决议:欧洲电子工业计划在2004年1月全面禁止含铅焊料的使用,在公元2004年欧美将全力导入无铅锡膏的制程。
(2)日本NEC、SONY、松下、富士通、东芝等大型电子厂家在公元2000年已开始导入无铅锡膏的制程。
(3)在中国,由于很多电子厂家是做欧美及日本的OEM订单,越来越多地被他们的客户要求使用无铅焊料。
(4)同时更多的公司在申请ISO14000认证时,都被要求使用对环境无害的原料和技术。
(5)在环境保护这个大前提下,法规和市场因素将起着更直接的作用。
中国在加入WTO以后,也必将响应、加强世界环保条约。
因此,出于对环保的考虑,铅在21世纪将被严格限用。
未来的市场发展趋势是使用含铅焊料的电子产品将无法进入国际市场。
对于电子组装企业来说,无铅焊接技术的应用已经是摆在面前必须解决的现实问题。
2.无铅焊接技术的工艺特点
无铅焊接工艺与传统Sn-Pb合金焊接工艺不同。
如熔点在183℃的Sn/Pb含铅焊料,其完全液化温度在205~215℃之间;一般PCB允许的最高温度在230~240℃。
采用无铅焊接工艺,因所使用的无铅焊料(目前已开发出来的)大多数合金熔点比传统的63Sn37Pb合金高40℃左右,熔点温度在195℃~227℃之间,完全液化
温度在240℃~250℃之间,这就意味着回流焊必须在更高的温度下进行;而PCB允许的最高温度必须保持不变,否则会超过PCB的材质许可温度(240℃),使PCB 损坏。
无铅双波峰焊设备的常规温度曲线
通过上述曲线图和金属材料学知识,我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点,温度T2最佳值应大于无铅锡的共晶温度,锡液焊接温度一仍控制在2500C20C(比有铅锡的温度要求更严),这样一般有高可靠要求的军用产品,△T2<300C,对于普通民用产品,建议温差可放宽到△T2<500C(根据日本松下的要求);预热温度T1与有铅焊大致相同,具体数值根据助焊剂和PCB板工艺等方面来定,但△T1必须控制在-50C以内,以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性;焊接后的冷却从温度T32500C降至温度T460~800C,建议按6~120C/S的降幅梯度控制;温度曲线在时间上的要求主要是预热时间t1、浸锡时间t2、t3及冷却时间t4,这些时间的具体数值的确定要考虑元器件、PCB板的耐热性及焊锡的具体成份等多方面因素,通常t1在1分钟左右,t2+t3在3~4S之间。
上述参数要求对波峰焊接设备各相关部件提出了比有铅焊更高的要求:
A、为了在有限的预热时间t1里达到预热温度T1+△T1而不造成温度冲击,根据国外的研究报告和日东实验比较,
建议采用:
1、PID模拟量+远红外线辐射(菲利浦射灯+特种玻璃)加热方式+模拟量调压方式;
2、热风方式。
这种两种预热方式可获得较佳的预热曲线;
B、为达到温度T320C,建议采用间接加热方式+PID模拟量控制方式(传统的直接加热方式很难做到20C的均匀度)。
C、温度△T2优化值的获得,一般主要通过缩短两波峰的间距来实现,但两距离的缩短不是越短越好,同时还要考虑两波峰的波形不能干涉,并且第二
波峰的高度不得小于6~8mm以确保锡液对PCB的板面压力。
日东公司通过与日本松下株式会社的合作,针对上述特性开发出适合无铅要求的专用型双波峰焊机SA-3JS,并已被松下、SONY、东芝、先锋、嘉财等公司认可和采用。
该机型主要配置是L1200mm长的专用远红外预热器;间接加热特种材料
的锡炉和强制冷却系统;人机界面控制系统和PID模拟量控制方式。
日东公司研制SA系列无铅波峰焊已完全符合无铅焊接要求,在一些方面已达到国际领先技术水平,推向市场后受到日本一些知名公司的信赖,台湾及国内一些导入无铅化制程的公司在向日东公司采购同时共同探讨无铅焊接工艺。
日东公司是一家具有十八年波峰焊发展历史的公司,作为一家上市公司,同时又是高新技术企业。
有实力,有责任承担起无铅焊接的研究开发,以回报十八年来支持日东公司的客户以及业内同仁,为世界环保事业作出贡献!
5.无铅焊料系列的熔点温度
焊料的组成熔融温度(℃)
Sn/Cu227
Sn/Ag221
Sn/Ag/Cu217
Sn/Bi/Ag205~215
Sn/Zn199
Sn/Bi138
6、无铅焊接工艺对PCB板工艺要求及其它。
由于无铅焊料的成份特殊,对PCB板制作工艺的要求也相对提高:PCB板及元器件的材质要求耐热性更好,同时PCB和元器件脚的材质必须在高温焊接时不被焊锡腐蚀,并且元器件脚材料的基本成份应与焊锡成份相一致等等。
7、无铅焊料焊接缺陷
1.冷却速度的问题
快速冷却可以细化晶粒,提高焊点的强度,但是快速冷却带来了一个问题,容易产生气孔,降低焊点的强度,而且快速冷却使焊点的内应力增大,容易导致焊点失效。
LIFTINGOFF(剥离)(锡须)
2.润湿不良在焊接作业中是不能被接受的,它严重地降低了焊点的耐久性和延伸性,同时也降低了焊点的导电性及导热性。
其产生的原因及解决的办法:
1)PCB和元件被外界污染物污染,这些污染物包括油、漆、脂等。
这些污染物可通过适当的清洗方式清除,可选择用清洗剂清洗。
2)PCB及元件严重氧化。
可采用活性较强的助焊剂焊接作业或清洗铜箔表面、元件端线。
同时避免PCB及元件长期存放。
3)助焊剂可焊性差。
研究助焊剂有无问题和助焊剂是否变质。
另外,助焊剂涂覆不均匀,同样容易造成润湿不良。
4)通过对实验板的分析,当其它工艺参数不变的情况下,N2保护环境下能够大大提高合金焊料的润湿性。
通过对实验板的显微镜观察,在N2环境下焊接的实验板不存在焊盘的润湿不良现象。
3.填充不足
在设计插件元件焊盘时,焊盘尺寸设计应合适。
焊盘太大,焊料铺展面积较大,形成焊点不饱满,而较小的焊盘铜箔表面张力太小,形成的焊点为不浸润焊点。
当孔径比引线宽0.05-0.2mm,焊盘直径为孔径的2-2.5倍时,是焊接比较理想的条件。
我们从PCB的焊点设计可以看出,通孔直径为0.8mm,引线直径为0.6mm,其中的间隙是容许的最大间隙,在焊接过程中由于间隙太大导致填充不足。
另外,PCB通孔内壁没有镀层,焊料不可能润湿内壁,液态焊料在润湿焊点时,外部表面张力大,焊点中心表面张力小,导致焊料向焊盘周围移动,导致通孔填充不足,如图3所示。
(a)(b)焊点不足
焊点内的气孔
4.气孔形成气孔的原因可能是PCB或元器件放置时间过长,造成受潮,也有可能是预热温度不够,没有蒸发掉助焊剂或焊盘上的水分,在焊接过程中造成气孔的形成。
从实验板的分析可知,此种气孔的数量较少,而且尺寸较少,不会影响到接头的可靠性。
8.缺陷解决方案
1.从实验板的分析可知,采用氮气保护相对于空气环境下的焊接,其缺陷率要大大减少,从而证实氮气保护可以大大提高PCB的焊接质量;2.分析PCB或试验引线是否防止时间过长,造成表面氧化过深,使可焊性下降;3.分析助焊剂是否失效,从而造成焊接过程中的桥连、润湿不良等焊接缺陷;4.预热温度是否过高,适当降低预热温度,桥连、润湿不良等焊接缺陷可能会大大减少,预热温度应根据助焊剂的要求设定,一般无铅焊接的预热温度在110-130左右;5.确定焊接温度是否正常,温度过低,相应会导致焊料的流动性不良,造成焊接缺陷,一般锡炉温度在250-265之间;6.波峰高度是否适宜,当波峰高度太大时,其与PCB接触时的波峰温度会降低,而且焊料易氧化,造成焊接缺陷;7.PCB与波峰的接触时间是否合理,如果接触时间太短,容易造成填充不足、焊点结合强度不够、虚焊等。
由于波峰焊接过程是一个复杂的过程,影响焊接质量的因素有很多,对于每一种焊接缺陷,应根据实际情况确定是出于何种控制因素,因而找到相应的解决办法。
本分析报告是根据缺陷的形成机理,列出了产生缺陷的种种原因,如果要减少甚至消除这些焊接缺陷,须根据实际操作过程,改变适当的工艺参数。