无铅焊锡制程及其特性
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无铅制程教程三篇一、无铅制程的概述无铅制程是一种替代传统有铅制程的电子焊接方法,旨在减少对环境和人体的有害影响。
它是近年来电子行业的一个重要技术发展方向。
本篇文章将从制程原理、材料选择和焊接工艺等方面介绍无铅制程的基本概念和应用。
1. 制程原理无铅制程的核心概念是使用无铅焊料替代传统的铅锡合金焊料。
无铅焊料由多种金属元素组成,如银、铜、锡和锌等。
相比之下,传统的铅锡合金焊料含有大量的铅,对环境和人体健康造成潜在的危害。
2. 材料选择在采用无铅制程时,必须选择适合的材料来替代铅锡焊料。
常用的无铅焊料有银基焊料、铜基焊料和锡基焊料等。
根据具体焊接需求和技术要求,选用合适的材料以确保焊接质量和可靠性。
3. 焊接工艺无铅制程的焊接工艺与传统的有铅制程有一定的区别。
在无铅制程中,焊接温度和焊接时间等参数需要进行优化和控制。
此外,焊接设备的选择和调整也是确保无铅焊接质量的重要因素。
二、无铅焊接工艺的优势无铅制程相对于有铅制程具有多种优势,本篇文章将从环境友好、提高可靠性和法规要求等方面介绍无铅焊接工艺的优势。
1. 环境友好无铅焊料避免了铅对环境的污染,有助于保护生态环境和人类健康。
在电子行业中广泛应用无铅制程,对于减少环境污染具有积极的影响。
2. 提高可靠性相较于传统的铅锡焊料,无铅焊料通常具有更高的熔点和较差的润湿性。
这使得焊点在高温环境下更加稳定,提高了焊接连接的可靠性和耐久性。
3. 法规要求许多国家和地区的法规要求电子产品必须采用无铅制程。
逐渐普及和应用无铅焊接工艺可以确保企业符合相关法规,并顺利进入国际市场。
三、无铅焊接的实施方法无铅焊接具有一定的技术难度,但随着技术的不断发展和成熟,相关实施方法也日趋完善。
本篇文章将从设备调整、工艺控制和质量检验等方面介绍无铅焊接的实施方法。
1. 设备调整由于无铅焊接与有铅焊接存在一定的差异,设备的调整至关重要。
焊接设备的温度控制和焊接参数的设定需要进行调整,以适应无铅焊接的要求。
无铅锡条的性能特点及注意事项
无铅锡条采用高标准工艺流程生产,能有效地加入抗氧化性能,使用过程中锡渣少,同时由于产品本身不含危害物质,对环境无污染等,无铅焊锡条是Sn(锡)、Cu(铜)的共晶合金,共晶温度为227℃,比传统的Sn/Pb钎料高出34℃。
无铅焊锡条主要具有以下性能:强度高,具有良好的力学性能和焊点可靠性对杂质的敏感性低,性能稳定符合欧盟指令要求适合各种焊接工艺,能广泛应用于各种铜管、铜元器件的焊接。
无铅锡条使用注意事项:
1、锡条熔点:锡条的熔点与作业温度相关,这是由合金成分本身所决定的。
如:常用的锡铜合金的熔点为227度,作业温度一般在270-300之间,而3.0银无铅锡条的熔点为217度,作业温度一般在260-280之间。
2、焊锡炉:一定要使用无铅环保焊锡炉,不能与有铅炉混用。
3、无铅助焊剂:无铅锡条要配合无铅助焊剂同时使用。
无铅助焊剂要求要能耐得住高温条件,活性要好,要免清洗型的无铅助焊剂。
4、液面高度:焊锡炉熔锡后要保持一定液面的高度,锡槽里面不能太少锡,必要时需往锡槽加入无铅锡条。
无铅焊锡与有铅焊锡工艺特点
无铅焊锡与传统有铅焊锡的区别主要是无铅焊锡内不含铅。
常用的无铅焊锡成份:
1)Sn-Ag (锡+银, 96-98%锡)
2)Sn-Cu (锡+铜, 96%锡)
3)Sn-Ag-Cu (锡+银+铜, 93-96%锡)
4)Sn-Ag-Bi (锡+银+铋, 90.5-94%锡)
5)Sn-Ag-Bi-Cu (锡+银+铋+铜, 90-94%锡)
由于无铅焊锡与传统焊锡成分不同,使得无铅焊锡的溶点比传统焊锡高。
常用的传统焊锡分为(63%锡+37%铅)和(60%锡+40%铅)两种,其中63/37有铅焊锡溶点为183℃,凝固点同样为183℃,此焊锡从液态冷却到固态(或相反)的温度点相同,不会出现胶态。
而60/40有铅焊锡溶点为191℃,凝固点为183℃,此焊锡从液态冷却到固态(或相反)有8℃的温度范围,在此范围形成胶态。
无铅焊锡溶点范围从217℃到226℃。
因此无铅焊锡需要比原来更高的焊接温度,焊接温度提高使得对焊接工具和
设备以及被焊接器件提出了较高的温度要求。
无铅焊锡丝参数
摘要:
1.无铅焊锡丝的定义和特点
2.无铅焊锡丝的参数及其作用
3.无铅焊锡丝参数的选择与应用
正文:
无铅焊锡丝是一种环保型电子焊接材料,其主要成分是以锡、银、铜为主,不含有铅等重金属元素。
无铅焊锡丝具有熔点低、润湿性好、焊接强度高、可焊性广泛等特点,被广泛应用于电子、通信、家电等行业。
无铅焊锡丝的参数包括:熔点、凝固点、润湿性、焊接强度、线径、锡铅比例等。
这些参数直接影响着焊接过程中的焊接质量、焊接效率以及焊点的可靠性。
熔点和凝固点是无铅焊锡丝的基本参数,它们决定了焊接过程中的温度范围。
熔点低的焊锡丝易于熔化,焊接过程更为便捷,但过低的熔点可能导致焊接强度不足。
凝固点则决定了焊点的硬度和韧性,合适的凝固点可以保证焊点具有良好的机械性能。
润湿性是指焊锡丝在焊接过程中与焊接表面的亲和力。
良好的润湿性有利于焊接过程中锡液的铺展,从而提高焊接质量。
焊接强度和可焊性则是评价无铅焊锡丝性能的重要指标,它们直接关系到焊点的可靠性。
线径和锡铅比例是影响无铅焊锡丝可焊性的重要参数。
线径的选择要根据实际焊接需求进行,过粗或过细的线径都可能影响焊接质量。
锡铅比例则决定
了焊锡丝的熔点和焊接性能,合适的锡铅比例可以保证焊接过程顺利进行。
在选择无铅焊锡丝时,需要根据实际应用场景和焊接要求,综合考虑以上参数,选择合适的无铅焊锡丝。
无铅焊锡制程及其特性
锡/铅(Ti n/Lead)成分的焊锡是电子装配中最常用的焊锡,可是,在去年,整个工业出现一股推动力向无铅焊锡转换。
其理由是人们越来越了解有关铅的使用及其对人类健康的不良影响。
与铅有关的健康危害包括神经系统和生育系统紊乱、神经和身体发育迟缓。
铅中毒特别对年幼儿童的神经发育有危害。
已有法律来控制铅的使用,例如,铅在铅锤、汽油和油画中的使用有严格的规范,在美国从1978年起,铅在消费油画中的使用已被禁止,其它相关的法规在美国、欧洲和日本正在孕育之中。
表一显示了铅在各种产品中的使用量,蓄
电池占铅用量的80%,电子焊锡大约占所有铅用量的0.5%,即使铅在电子焊锡中的使用被禁止,也不能解决全部的铅中毒问题。
可是,电子焊锡中的0.5%的铅数量上还是可观的。
代替铅的元素
电子工业正在寻找无铅焊锡,能够取代普遍接受和广泛使用的锡/铅焊锡。
研究与开发的努力集中在潜在的合金上面,这种合金要提供与锡/铅共晶焊锡相似的物理、机械、温度和电气性能。
表二是可以取代铅的金属及其相对成本。
表二、替代铅的材料及其相对价格
除了成本之外,还必须了解考虑作为铅替代的元素的供需情况。
如表三所示, 含铋合金从可利用资源的出发点上是无希望的,现在可利用得铋供应可能被全部
用完,如果将此合金广泛用于正在蓬勃发展的电子工业。
表三、美国矿产局有关不
从表二所显示的潜在替代金属的相对价格看,很明显,许多无铅焊锡将比其替代的锡/铅焊锡贵得多。
例如,铟(In)是用来取代铅的主要元素之一,但它是一种次贵重金属,几乎和银一样贵。
可是应该注意,所建议的焊锡合金的高成本在决定最终产品价格时,并不象最初所显示的那么重要。
因为所需的量少,在装配中,和其它成本因素如:元件、电路板及装配相比,焊锡成本几乎不重要。
所选合金的性能是非常重要的。
无铅焊锡及其特性
和温度、机械、蠕变、疲劳特性一样,熔化温度点是最重要的焊锡特性之一。
表四提供了现时能买到的无铅焊锡一览表。
表四、无铅焊锡及其特性
应该注意到,无铅焊锡的化学成份还正在优化,以达到所希望的特性。
表四中的焊锡化学成份可能在商业上购买的焊锡中有稍微的不同。
例如,表五显示了一些从不同的供应商购买的焊锡品牌。
含有高量铟(In)的无铅焊锡(如表五中第一种合金)有潜在的铟和铅的不兼容性,如果板面和元件引脚上有铅的话。
为了得到真正的无铅工艺,如果使用含铟合金,则可能有必要在PCB上使用无铅表面处理。
工业上正注重开发可替代的电镀层。
例如Alpha Metal的AlphaLevel闪燃银电镀,和Motorola的对板层和元件引脚的锡/铋电镀。
从表四我们可以看到,无铅焊锡要不比锡/铅共晶合金的熔点低很多,要不高很多。
表五所示大都是较高温度的无铅焊锡。
当使用低温焊锡时,需要特殊的助
焊剂,因为标准的助焊剂可能在低温下无活性。
和低温焊锡有关的另一个温题是
由于次共熔温度下,较低的流动性引起的润湿特性的减少。
对低温应用,含铟焊锡正得到接受。
一些公司正使用一种52I n/48Sn的含铟焊锡,因为其较好的返工/返修特性。
因为该合金的熔点在118°C(244 °F),返工是在低温下进行,一般不会引起温度损坏。
如果印刷电路板是镀金作防氧化用,那么,含铟焊锡可用来防止金流失。
另一种低熔点无铅焊锡是58Bi/42Sn。
如果我们看看Sn/Bi合金的金相图,会发现其熔点在138。
C。
铋用于焊接合金中以达到低的焊接温度,但该合金一般显示出差的液化特性。
表四中列出的许多其它合金,比锡/铅共晶的熔点183° C要高很多。
如,锌/ 锡高温无铅焊锡的熔点为198° C o
高熔点焊锡将和现在广泛使用的基板材料,如FR-4,不相融合。
另外,返工
不得不采用高温,将大大增加对板损坏的可能性。
现时还没有混入式的无铅焊锡替代产品,虽然有些供应商把他们的焊锡描述成几乎混入式的”。
甚至这些要求返工的焊接烙铁的温度高达400° C(750°F), 这在某些方面的应用是一个太高的温度,可能引起潜在的温度损坏。
还有,在波峰焊接中使用高熔点焊锡的关键问题之一是,增加电容断裂的可能性。
波峰焊接温度需要保持在大约230~245 C,高过锡/铅焊锡熔点大约45~65° C。
一种熔点为220° C的无铅焊锡,要求265~280°C的波峰焊接温度,这增加了预热和波峰之间的温度差,增加了电容断裂的可能性。
一般来说,几乎所有的无铅焊锡都比锡/铅共晶的润湿性能(扩散性)差,引起不良的焊脚。
为了改善润湿性能,要求特别的助焊剂配方。
无铅焊锡的疲劳特性也不太好,虽能在一份研究中,用高温95.6Sn/3.5Ag(表四中最后一种合金)进行温度循环后,没有观察到焊接点完整性的退化。
理想的焊锡熔点应在大约180° C,这样回流温度为210~230° C,波峰炉温为235~2450C,手工焊接温度为345~400°C(650~700 °)。
只有很熟练的操作员才可以操作更高的手工焊接温度,而避免温度损坏。
电子工业协会(IPC)的标准,J-STD-006,提供了详细的锡/铅和无铅焊锡的列表。
可是,没有哪一种无铅焊锡被认定为混入式的锡/铅共晶的替代产品。
工业还在寻找真正可以替代锡/铅共晶的正确的无铅焊锡。
这是一个工业必须应付的挑战。