无铅焊接--工艺介绍.pdfVIP

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

1

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。

3．无铅焊接工艺对回流焊设备的要求

无铅回流焊接要求PCB上元件脚与PCB板面的温差△T只有5~15℃，工艺余

量较小且需保持液化时间较长（达60～90s），焊接时间较长，对温度均匀性要求更

高。传统含铅焊料保持液化时间为40~60s，另外大多数无铅焊料浸润性较含铅焊料

差。对熔融温度高的无铅焊料，焊接中要获得合格的接合点，必须提高焊接操作温

度，在设定焊接温度时，同时又要考虑到贴装元件的耐热性、基板的受热变形因素

避免由于温度不足发生的焊接不良。

无铅焊接在回流焊上的应用如果只是将现有回流焊温度设高，会导致PCB及

PCB上的部分元件因温度过高而烧坏，因此必须保持PCB上所有部位的温度尽可

能一致，板上各元件的△T（温差）尽可能小，这就要求炉膛内的温度分布要十分

均匀，且加热效率要非常高。

针对无铅焊接的特殊工艺要求，日东公司对回流焊设备目前的解决办法是：（1）

通过具有日东专利技术的增压式加热设计使各温区的温度场更均匀一致；（2）采用

2

双面加热的方式，在炉膛内形成双回流区，提高加热效率；（3）针对无铅焊料焊接

温度高、时间长、焊点容易氧化且浸润性变差等特点，配有惰性气体保护装置，在

惰性气体环境下进行焊接。

a.在回流焊中使用惰性气体保护，由于价格方面的考虑，一般都是选择氮气。氮

气回流焊具有以下优点：

（1）防止和减少氧化。

（2）提高焊接润湿力，加快润湿速度。

（3）减少锡球的产生，避免桥接，得到良好的焊接质量。

如使用更低活性助焊剂的锡膏，对提高焊点的性能、减少基材的变色会更有帮

助，只是成本要有明显的增加。因为要使炉内达到1000PPM与50PPM的含氧量，

对氮气的需求是有天壤之别的。

b.无铅回流焊用