新型的化学镀锡在无铅焊接之运用
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电子产品用半光亮无铅化学镀锡新技术化学镀锡工艺可得到半光亮的锡镀层,镀层厚度可控在5-30微米,具有较好的可焊性、导电性及防变色性能,广泛用于汽车工业和电子工业中,如提高集成块管脚与印刷电路板的焊接性能,增强传呼机电池阳极棒的导电性能等。
化学镀锡液在高温下为透明、略带黄色的液体。
室温下溶液中有白色絮状结晶物质产生,温度超过60℃后结晶物质逐渐溶解至澄清,溶液可重复使用。
以施镀30min计算,1L溶液可镀覆20~25dm2的工件,然后在原有溶液的基础上再补加新液后可继续使用,无需外排。
新工艺不含有害的金属离子,获得的锡镀层中含有少量的铜(1~3wt%),能有效防止纯锡镀层由于无铅时晶须的生成。
镀层的导电性能、钎焊性能、防变色性能优异,镀液消耗完全以后,只需对其进行简单的中和处理后便可达到排放标准。
新工艺具有操作方便,使用周期长、设备投资小,生产效率高、均镀能力强等优点,在深孔件、盲孔件、小型的电子元器件及PCB印刷板线路等产品中应用前景广泛,是一种极佳的电子产品用绿色环保型的新工艺,也是一种取代Pb-Sn合金镀层的理想的材料,完全符合中国应对全球无铅化发展的大趋势。
本产品已在上海、珠海、深圳、杭州等地区应用,效果较好。
新产品操作条件操作条件温度pH值装载量沉积速度适用基材镀层色泽1 60~80℃ 1.30.5 dm2/L 10~12μm/h 铜及铜合金银白色技术指标技术指标可焊性要求导电性防变色性能1 >5~7μm优异>5~7μm优异>15μm良好电镀锌-铝合金和锌-铈合金新工艺传统的锌铝合金镀层多是采用热浸镀、复合镀等工艺获得,该方法存在工艺条件苛刻、设备投资大、生产成本高等缺点。
因此,开发在水溶液中电沉积锌-铝合金和锌-铈合金镀层,改善锌基合金镀层的性能,扩大锌基合金镀层的应用范围,是今后发展的重要方向之一。
在国内外研究的碱性电镀锌-钴、锌-铁、锌-镍合金的基础上,对主盐成分和络合剂、添加剂进行改进,在锌酸盐体系镀锌的基础上加入铝盐和铈盐进行电沉积,开发出新的锌-铝、锌-铈合金电沉积新工艺。
锡铜合金电镀新技术众所周知,锡铅(Sn-Pb)合金焊料能优异,在电子元器件的组装领域得广泛应用。
但是,非常遗憾的是Sn-Pb中的铅对于环境和人体健康有害,限制使用含铅电子材料的活动已正式启动。
在欧洲欧洲委员会已提出电子机器弃物条令案的第3次草案明文规定,在2004年的废弃物中严禁有铅Pb、镉Cd、汞Hg和6价铬Cr等有害物质。
在亚洲的日本于1998年已制定出家电产品回收法案,从2001年开始生产厂家对已使用过的废弃家电产品履行回收义务。
根据这一法案,日本各个家电·信息机器厂家开始励行削减铅使用量的活动。
在这样的背景下,强烈要求开发无铅焊接技术和相应的锡铜Sn-Cu合金电镀技术。
无铅焊料电镀技术要求关于无铅焊料电镀层和电解液,除了不允许使用含铅物质之外比较难于实现的是要求与以往一直使用的Sn-Pb电镀层有同样的宝贵特性。
具体要求的性能,如下所述:(1)环境安全性——不允许有像铅Pb等有害人体健康和污染环境的物质;(2)析出稳定性——获得均匀的外表面和均匀的合金比例;(3) 焊料润湿性——当进行耐热试验和高温、高湿试验后,焊料的润湿性仅允许有很小程度的劣化;(4)抑制金属须晶产生;(5)焊接强度粘着性——同焊料材料之间接合可靠性;(6)柔韧性——不发生断裂;(7)不污染流焊槽;(8)低成本;(9)良好的可作业性——主要是指电解容易管理;(10)长期可靠性——即使是长期使用电解液,也能保证电镀层稳定;(11)排水处理——不加特殊的螯合剂(Chelate),可利用中和凝聚沉淀处理方法清除重金属。
在选择无铅焊料电镀技术时,应当综合分析权衡上述诸多因素,选Sn-Pb电镀性能的无铅焊料电镀技术,选择Sn-Cu (合金焊料)电解液的原因作为无铅焊料电镀技术,现已研究很多种,诸如,试图以Sn-Zn、Sn-Bi、Sb-Ag和Sn-Cu电镀取代一直使用的Sn-Pb电镀。
然而,这些无铅电镀技术也是各有短、长,并非十全十美。
新型无铅钎料的研发与应用近年来,无铅钎料在电子制造业中得到了广泛的应用。
它的环保性、可靠性以及回流焊接的良好性能,使得其成为电子制造业的重要材料,同时也备受电子消费品制造厂家的青睐。
而新型无铅钎料的研发与应用,则是当前电子制造业中的一个重要趋势。
一、无铅钎料的介绍无铅钎料是一种特殊的焊接材料,由于它没有铅元素,它的环境友好、健康无害以及低温耐热等特点,使得它被广泛应用于电子行业的焊接生产中。
无铅钎料通常是以钴、锡、银等元素为主要组成成分,其中的钴元素可以有效提高硬度和强度,而锡和银则可以保证焊接的流动性和可靠性,因此可以取代传统的铅钎料。
同时,无铅钎料的焊接温度比铅钎料低,可以减轻对焊接物的热浸泡和膨胀变形,从而更好地保护电子器件。
二、新型无铅钎料的研发新型无铅钎料的研发,是当前电子制造业的一个重要趋势。
由于电子制造业的发展,要求无铅钎料具有更好的性能和更高的可靠性,因此传统的无铅钎料已经不能满足需求。
新型无铅钎料的研发,涉及到材料科学、化学、物理等多个领域,需要综合运用多学科知识和技术。
新型无铅钎料的研发方向主要有以下几个:1. 研发新型合金无铅钎料,以提高其硬度、强度和耐热性能,满足现代电子产品对高速、高精度、高效率的要求。
2. 研发针对特殊材料的无铅钎料,例如对于新型特种材料有针对性的无铅钎料,以提高其焊接可靠性和耐用性。
3. 研发针对特殊工艺的无铅钎料,例如为高密集电子器件制定特殊工艺的无铅钎料,以实现更稳定的焊接结果。
例如将黑色SMT贴片转印工艺(ITO)改为工作周期这样可以有效地提高贴片SMT转印的精度和效率。
三、新型无铅钎料的应用无铅钎料的应用范围越来越广泛,涉及到电子、装备、汽车、通讯、民用电器等多个领域。
新型无铅钎料的应用主要有以下几个方向:1. 电子行业领域:包括无铅钎料的大规模应用,以及针对特定工艺的无铅钎料的应用,例如智能手机、平板电脑、笔记本等电子产品。
2. 汽车行业领域:汽车制造业对于无铅钎料的需求越来越大,新型无铅钎料的应用可以提高汽车电子产品的质量和可靠性。
南昌大学科技成果——一种锡锌无铅钎料合金及其
制备工艺
研究背景
本发明属有色金属材料,涉及的是一种电子器件用的锡锌无铅钎料合金及其制备工艺。
随着电子产品生产和应用规模的扩大,更新换代的加速及环保意识的增强,大量废弃电子产品中铅对环境及人体潜在危害引起国际社会高度关注,开发无铅钎料以取代现行锡铅钎料势在必行。
技术原理
通过添加适当微量组元这样的简便方法改善锡-锌合金对铜的润湿性,使之达到可工业应用水平,从而提供一种新型配方的锡-锌基无铅钎料合金及其制备工艺。
该项目中锌含量为合金总重量的4-11%;磷含量为合金总重量的0.001-1%,剩余的为锡。
本制备工艺在电阻炉中熔陪锡锌基母材,表面以石墨保护,在真空感应炉中熔炼制备合金。
技术特点
在合金中添加磷、稀土,添加剂的成本较为低廉,制备工艺简单,有很好的发展潜力。
具有较好的性价比和实用性。
知识产权情况
发明专利1项,ZL03128396.9。
合作方式
技术转让。
焊接时为什么使用无铅锡丝,使用无铅锡丝有什么好处呢?
2、铅是一种重金属,对人体有毒害作用,并且对环境会形成污染。
(1)对环境的污染:许多化学品在环境中滞留一段时间后可能降解为无害的最终化合物,但是铅无法再降解,一旦排入环境很长时间仍然保持其毒性。
由于铅在环境中的长期持久性,又对许多生命组织有较强的潜在性毒性,所以铅一直被列入强污染物范围。
(2)对人体的毒害:胃疼,头痛,颤抖,神经性烦躁突触数量降低,在最严重的情况下,可能人事不省,直至死亡。
在很低的浓度下,铅的慢性长期健康效应表现为:影响大脑和神经系统。
科学家发现:城市儿童血样即使铅的浓度保持可接受水平,仍然明显影响到儿童智力发育和表现行为异常。
我们只有降低饮用水中铅水平才能保证人们对铅的摄取总量降低。
无铅汽油的推广应用为降低环境中的铅污染立了大功,特别是降低了大气中的颗粒物中的铅。
铅还能影响酶和细胞代谢。
3、使用无铅锡丝的优缺点:
(1)首先对环境和人身健康有好处;
(2)从焊接工艺上来讲,有铅的焊锡丝比无铅的焊锡丝好用,含铅的锡丝软些,所以现在还有在用的,但是不环保;无铅焊锡丝的熔点比有铅的熔点高几十度,相对来说如果手焊的话,会用感觉不如有铅的好焊,两者差大概20-30度。
(3)能够与国际接轨,加大出口。
无铅焊锡用于无铅的、出口欧美等国家的产品焊接,所用的工具和元器件一定是无铅的.。
无铅锡膏无铅锡膏的介绍与应用导言:无铅锡膏是一种新型的焊接材料,与传统的铅锡膏相比,无铅锡膏具有环保、安全、可靠等优势。
本文将介绍无铅锡膏的成分、特性、应用领域以及使用注意事项,以帮助读者更好地了解并正确使用无铅锡膏。
一、无铅锡膏的成分无铅锡膏的主要成分包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、锑(Sb)等金属元素。
相较于传统的铅锡膏,无铅锡膏不含有害的铅(Pb)元素,符合环保要求。
二、无铅锡膏的特性1. 环保:无铅锡膏不含有毒的铅元素,对环境友好,符合国际和国内的环保法规。
2. 低温焊接:无铅锡膏可在相对较低的温度下完成焊接工艺,减少了对焊接设备和电子器件的热冲击,提高了焊接品质。
3. 优异的电性能:无铅锡膏的电阻率低,导电性能优良,有利于电子器件的性能表现。
4. 良好的可靠性:无铅锡膏具有良好的机械强度和抗震动性能,能够满足复杂环境下的使用要求。
5. 锡膏粘度适中:无铅锡膏的粘度适中,易于涂布和排除气泡,有利于提高焊接的一致性和质量。
三、无铅锡膏的应用领域无铅锡膏广泛应用于电子行业,特别是在电子器件的表面焊装中得到了广泛的应用。
以下是常见的无铅锡膏的应用领域:1. 电子制造业:无铅锡膏在印刷电路板(PCB)的焊接过程中应用广泛,用于焊接电子元件和 PCB 之间的相互连接,确保电子设备的正常工作。
2. LED 灯制造:无铅锡膏用于 LED 灯芯片和基板(Substrate)的焊接,确保光线传导和电能传导的稳定性和可靠性。
3. 汽车电子:无铅锡膏用于汽车电子模块的组装和焊接,确保各种汽车电子设备的正常工作。
4. 通讯设备:无铅锡膏被广泛应用于手机、电脑和其他通讯设备的焊接过程中,确保设备的稳定性和可靠性。
5. 医疗电子:无铅锡膏用于各种医疗设备的组装和焊接,确保设备的安全性和稳定性。
四、使用无铅锡膏的注意事项1. 温度控制:无铅锡膏的焊接温度一般较低,需要严格控制焊接温度,避免过高的温度造成元件和电路板的损坏。
【1】有机保焊膜(OSP):OSP是Organic Solderability Preservatives的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux。
膜厚:0.2-0.5um【2】无铅喷锡(Lead Free HASL):【3】化学镍金(ENIG):Chemistry Nickel Gold,又称沉镍金。
是通过化学反应在铜的表面先镀上一层镍和磷的化合物,然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层黄金。
【4】化学沉银(immersion silver):【5】化学沉锡(immersion tin)【6】电镀金(Electrolytic gold)化学镀锡工艺是为有利于SMT与芯片封装而特别设计的在铜面上以化学方式沉积锡金属镀层,是取代Pb-Sn合金镀层制程的一种绿色环保新工艺,已广泛使用与电子产品(如线路板、电子器件)与五金件、装饰品等表面处理。
本产品为甲基磺酸体系,其工艺操作简单、化学镀锡液稳定,药水消耗量小、使用寿命长、生产成本低,加工后表面易清洗、无难闻气味,沉积的镀层结晶细致、外观银白、表面平整、可焊性高且性能优异稳定。
其工作机理是通过改变铜离子的化学电位使镀液中的亚锡离子发生化学置换反应,其实质是电化学反应。
被还原的锡金属沉积在铜基材的表面上形成锡镀层,且其浸锡镀层上吸附的金属络合物对锡离子还原为金属锡起催化作用,以使锡离子继续还原成锡,确保化学沉锡镀层之厚度为0.5~1.5μmOSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。
OSP是Organic Solderability Preservatives的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux。
简单地说,OSP就是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机皮膜。
这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等);但在后续的焊接高温中,此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除,如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。
“无铅化”多层板间的结合力如何提高和改善的有益探索和建议黄国有;黄长根【摘要】用核磁共振分析法对电子玻纤布化学后处理用硅烷(含和不合氟碳表面活性剂)水溶液,其化学组成随pH值变化规律中推理描绘出低浓度下硅烷水溶液,其化学组成随PH值变化之规律.由于AF168S(含氟碳表面活性剂)就可以在pH≈ 5.6条件下获得稳定、高效、可靠应用,并经有益实践探索见证了推理正确,为多层板间的结合力提高和改善找到了一种途径.由此笔者建议可以再引入氟碳偶联剂,为多层板间的结合力再提高进行积极探索.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P20-23,41)【关键词】核磁共振;处理剂;电子布;半固化片性能;CCL性能【作者】黄国有;黄长根【作者单位】广东珠海富华复合材料有限公司,广东珠海519050;上海亚孚化工科技有限公司,上海200031【正文语种】中文【中图分类】T-1;TN412009年8月的《印制电路信息》杂志上发表了林金堵、曾曙的论文《提高和改善“无铅化”多层板间的粘合力》,指出了电子产品实施无铅化工程以来,其要害是无铅化焊接产生更高“热冲击”而带来的一系列问题……。
尽管经过近几年的努力,特别是以酚醛树脂等取代双氰胺为固化剂并提高Td(热分解温度)和Tg(玻璃态温度)以及缩小CTE(热膨胀系数)的FR-4问世以来,使CCL的耐热性明显提高,基本上能够满足无铅焊料的“热冲击”性能要求。
在PCB制造中,如何提高和改善多层板间的结合力,仍然严肃地摆在PCB制造者的面前。
使用有机硅烷偶联剂对多层板间的粘合力提高和改善,有其明显优势一面。
偶联剂是指能在两种不同物质间的界面处的中间而向两个界面形成化学结合或化学连接的物质。
通过这种偶联剂把两种不同物质形成化学结合并牢固粘合成一种复合材料。
粘结界面的作用力和粘结强度直接相关。
一般认为界面上的作用力有三类:一类为静力,如“抛锚”作用和摩擦作用所产生的力;二类为界面分子间作用力,是指胶黏剂与被粘结体间相互接近为0.35 nm(3.5 Å)时,由London色散、偶极与氢键等作用而产生的力;三类为化学键力,即当胶黏剂与被粘结体分子相互接近为0.1 nm ~ 0.3 nm(1 Å~3 Å)时,发生化学反应而形成的化学键力。
NMP无铅回流焊接工艺技术NMP无铅回流焊接工艺技术是一种无铅焊接工艺技术,它使用了一种叫做NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)的有机溶剂代替了传统的铅含量较高的焊料。
这种新型工艺技术具有环保、高效以及焊接质量稳定等优点。
NMP无铅回流焊接工艺技术的主要步骤包括焊接准备、回流焊接、冷却和检验等。
首先,在焊接准备阶段,需要对焊接器件进行清洗、涂覆和组装等工序,确保器件表面无尘、无油等污染物,以保证焊接质量。
然后,将焊接器件放置在预热炉中进行预热,以达到焊接所需的温度。
接下来,将预热过的器件送入回流焊接机中,通过回流焊接机中的加热区域将焊料熔化,使焊料与焊接器件的焊盘接触并形成可靠的焊点。
在焊接完成后,需要将焊接器件进行冷却,以确保焊点的稳定性。
最后,对焊接后的器件进行严格的质量检验,包括焊接质量、焊点可靠性等指标。
NMP无铅回流焊接工艺技术相比传统的铅焊接工艺具有许多优势。
首先,由于NMP无铅焊料的低熔点和表面张力小的特性,可以实现较低的焊接温度,减少焊接器件的热应力,降低故障率。
其次,NMP无铅焊料具有高的可湿润性和良好的流动性,可以确保焊料能够充分覆盖焊盘和焊脚,形成均匀且牢固的焊点。
此外,NMP无铅焊料的无蒸汽、无烟雾的特性使得焊接过程更加环保,对操作人员的健康和环境的保护都具有重要意义。
然而,NMP无铅回流焊接工艺技术也存在一些挑战和限制。
首先,由于NMP有机溶剂的挥发性较高,可能会对环境和操作人员产生一定的影响,因此需在工艺中注意安全防护。
其次,NMP无铅焊料相较于传统铅焊料的成本较高,需要进行成本考虑。
此外,由于NMP无铅焊料对焊接器件的要求较高,需要进行器件设计和材料的优化,以保证焊接质量。
综上所述,NMP无铅回流焊接工艺技术是一种环保、高效的无铅焊接工艺技术。
它通过使用NMP有机溶剂代替传统的铅焊料,实现了焊接质量的稳定和环保的要求。
然而,该技术在实际应用中还需解决一些挑战和限制,扩大其应用范围。