無(wú)鉛焊接技術(shù)的六問(wèn)六答

1.為什么要推行無(wú)鉛制程?                                                        

        A.鉛的特性及對人體的危害：鉛（lead  Pb），灰白色金屬，熔點(diǎn)為327.5℃，加熱至400--500℃時(shí)即有大量鉛蒸氣逸出，并在空氣中迅速氧化成氧化亞鉛而凝集為煙塵并四處逸散。在工業(yè)中與鉛接觸的行業(yè)主要有鉛礦開(kāi)采，鉛燒繩索和精練、蓄電池制造、電子產(chǎn)品的焊接和電子元件的噴鉛作業(yè)等等。在以上接觸中鉛及其化合物主要通過(guò)呼吸產(chǎn)和消化道入侵人體造成鉛中毒，對人體健康構成危害。美國環(huán)保署研究發(fā)現，鉛及其化合物是17種嚴重危害人類(lèi)壽命和自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一。通常的職業(yè)性鉛中毒都是慢性中毒，其對人體的神經(jīng)系統、消化系統和血液系統都將造成干擾和傷害，其臨訂癥狀表現為頭昏**、乏力、記憶力下降、惡心、煩躁、食欲不振、腹部脹痛、貧血、精神障礙等。

B.電子產(chǎn)品無(wú)鉛化的趨勢：隨著(zhù)人類(lèi)對自身健康意識的提高和全球范圍內環(huán)保意識的增強，為了盡可能減少鉛等重金屬對環(huán)境的污染和對人類(lèi)的的侵害，歐美國家在2006年7月1日起**實(shí)行電子產(chǎn)品無(wú)鉛化，中國也同樣在2006年7月1日起要求投放市場(chǎng)的國家重點(diǎn)監管目錄內的電子住處產(chǎn)品不能含有鉛的成分。因此電子焊接中所使用的焊料（焊錫絲、焊膏等）將逐步摒棄傳統的錫鉛合金而采用幾乎純凈的錫。當然不含任何雜質(zhì)的錫是不存在的，目前國際上對無(wú)鉛的標準尚無(wú)明確統一的定義，國際標準組織（ISO）提案：電子裝聯(lián)用焊料中鉛的含量應低于0.1WT%，不過(guò)在無(wú)鉛焊料中通常會(huì )根據不同的產(chǎn)品要求，在錫料中參和一些銅和銀等其他金屬物質(zhì)來(lái)增強錫絲的活性焊點(diǎn)的電氣連接性能。

2.無(wú)鉛焊錫與傳統有鉛焊錫的區別以及我們對無(wú)鉛替代物提出的要求？

    無(wú)鉛焊錫內不含鉛，且溶點(diǎn)比傳統(63%錫+37%鉛)焊錫高。無(wú)鉛焊錫溶點(diǎn)范圍約從217℃到226℃。我們對無(wú)鉛替代物提出的要求:

1、價(jià)格：許多廠(chǎng)商都要求價(jià)格不能高于傳統的焊料(63Sn/37Pb),但目前，無(wú)鉛替代物的成品(焊錫絲，焊膏及錫條)都比傳統的焊料(63Sn/37Pb)高35%。       

2、溶點(diǎn)：大多數廠(chǎng)家要求固相溫度*小為150℃，以滿(mǎn)足電子設備的工作要求。液相溫度則視具體應用而定。手工焊用焊錫絲：液相溫度應低于烙鐵工作溫度345℃。

3、導電導熱性好。

4、較小的固液共存范圍：大多專(zhuān)家建議此溫度范圍控制在10℃之內，以便形成良好的焊點(diǎn)，如果合金凝固范圍太寬，則有可能發(fā)生焊點(diǎn)開(kāi)裂，使電子產(chǎn)品過(guò)早損壞。

 5、低毒性：合金成份必須無(wú)毒。

6、具有良好的潤濕性。

7、良好的物理特性（強度、拉伸、疲勞）：合金必須能夠提供Sn63/Pb37所能達到的強度和可靠性，而且不會(huì )在通孔器件上出現突起的角焊縫。

8、生產(chǎn)的可重復性，焊點(diǎn)的一致性：由于電子裝配工藝是一種大批量制造工藝，要求其重復性和一致性要保持較高的水平，如果某些合金成份不能在大批量條件下重復制造，或者其熔點(diǎn)在批量生產(chǎn)時(shí)由于成份的改變而發(fā)生較大的變化，便不能予以考慮。

9、焊點(diǎn)外觀(guān)：焊點(diǎn)外觀(guān)應與錫/鉛焊料的外觀(guān)應接近。

10、與鉛的兼容性：由于短期內不會(huì )立刻**轉型為無(wú)鉛，所以鉛可能仍會(huì )用于PCB焊盤(pán)和元件的端子上，焊料中如摻如鉛，可能會(huì )使焊料合金的熔點(diǎn)降的很低，強度大大降低。

3.在更換無(wú)鉛焊料以后為什么普通常規焊臺無(wú)法滿(mǎn)足焊接工藝要求?

      大多數的無(wú)鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統錫鉛焊料高。業(yè)界有少部分溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類(lèi)的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來(lái)處理，這就帶來(lái)了需要較高的焊接溫度。不過(guò)熔點(diǎn)只是決定焊接溫度的一個(gè)因素。例從錫鉛（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃卻是提高了34℃！這就使工藝窗口明顯的縮小。使工藝的設置、調整和控制都更加困難。市面上的普通控溫電烙鐵，雖然標示可以設置到400度或更高，但實(shí)際上其熱容量和回溫能力，在較冷的焊點(diǎn)情況下多不足以處理無(wú)鉛高溫焊接。在焊接時(shí)，熔點(diǎn)高出34℃左右的無(wú)鉛錫絲耗熱能力相對較大，如果用普通的控溫焊臺在不提高溫度的條件下焊接（特別是焊點(diǎn)較大面積時(shí)），往往會(huì )因為熱能補充不及而造成錫點(diǎn)毛刺，虛焊和焊接速度過(guò)慢等現象；因此為了達到合適的焊接效果勢必要求相應提高烙鐵的焊接溫度，但提高焊接設置溫度的同時(shí)會(huì )帶來(lái)諸多負面影響，如：

A.      無(wú)鉛錫絲相對于有鉛焊絲來(lái)說(shuō)更易氧化,而高溫又起催化作用，氧化速度隨溫度的升高成指數增加，因此在極高的溫度下焊接極易造成機械接觸式虛焊(焊料沒(méi)有在被焊工件間形成金屬間熔融合金層)和焊點(diǎn)灰白不光亮；

B.      理想狀態(tài)的烙鐵是不用閑置較高的溫度,消除能量的儲存，把從電源取得的能量瞬間直接加于焊接處，這樣既能*大限度的避免能量的損耗又能實(shí)現良好的焊接，但普通烙鐵因為加熱速度慢的原因不能實(shí)現，只能通過(guò)提高閑置溫度的途徑來(lái)儲存足夠的熱能以達到焊接負載所需的溫度，而較高的溫度會(huì )對嬌嫩的元器件產(chǎn)生很大的熱沖擊,使電路性能和整機性能受到直接或間接的影響。

C.      一般電子工廠(chǎng)，特別是光電產(chǎn)品工廠(chǎng)對焊接溫度的設置都會(huì )有嚴格的控制，在能夠滿(mǎn)足焊接條件的前提下溫度設置越低越好，因此較高的焊接溫度滿(mǎn)足不了工廠(chǎng)制定的焊接工藝要求。

4.由于無(wú)鉛焊錫的溶點(diǎn)較高，我們是否有必要提高焊臺的焊接溫度呢? 
    不一定需要的。*好的解決方法是使用回溫極快的焊臺來(lái)進(jìn)行無(wú)鉛焊接。這樣可以避免大幅提高焊接溫度的需要。因為高溫會(huì )加速氧化，提高焊接溫度有可能會(huì )造成焊接困難，影響溶錫的擴散性及潤濕性。雖然使用某些助焊劑可以有效改善焊接效果，但是會(huì )對環(huán)境造成一定的污染，我們盡量使用環(huán)保的"免清洗"助焊劑。  

5.在導入無(wú)鉛制程后以前的控溫焊臺(如:QUICK969系列)還能繼續用嗎?

    我們不能一概而論,有些情況下還是可以使用,如;客戶(hù)本來(lái)就僅僅把元器件焊好就可以且溫度高低對被焊元器件沒(méi)有太大影響.大多情況不建議繼續使用,因為由于無(wú)鉛焊料熔點(diǎn)的提升,以前的常規焊臺勢必通過(guò)提高焊接溫度來(lái)工作.而恰恰目前大多嬌嫩的元器件根本無(wú)法承受過(guò)高溫度的熱沖擊!若現在繼續用來(lái)做無(wú)鉛,勢必帶來(lái)更多焊接上的問(wèn)題! 備注：      

A. 需要保持以往傳統焊錫所使用的溫度去焊接
B. 需要嚴格控制焊咀溫度
C. 需要使用高熱回復性的大功率的焊臺
D. 配合焊點(diǎn)大小的同時(shí)，應盡量選擇較大的焊咀進(jìn)行焊接，因焊咀越大設定溫度可以越低，熱量流失越少                   

6.無(wú)鉛制程后對焊臺提出的更高要求?

1．  產(chǎn)生的熱量更多，導熱能力更強

2．  回溫速度更快。

3．  控溫更準確。

4．  耗材使用成本更低廉。