无铅焊接知识 如今,电子组装技术中，人们的环保意识越来越强，从环保、立法、市场竞争和产品可靠性等方面来看，无铅化势在必行。 然而目前无铅化从理论到应用都还不成熟，还没有形成相对统一的规范标准。 无铅工艺对元器件的挑战首先是耐高温。要考虑高温对元器件封装的影响。由于传统表面贴装元器件的封装材料只要能够耐240℃高温就能满足有铅焊料的焊接温度了，而无铅焊接时，对于复杂的产品焊接温度高达260℃，因此元器件封装能否耐高温是必须考虑的问题。 另外还要考虑高温对器件内部连接的影响。IC的内部连接方法有金丝球焊、超声压焊，还有倒装焊等方法，特别是BGA、CSP和组合式复合元器件、模块等等新型的元器件，例如倒装BGA、CSP内部封装芯片凸点用的焊膏就是Sn-3.5Ag焊接，熔点221℃，如果这样的器件用于无铅焊接，那么器件内部的焊点与表面组装的焊点几乎同时再熔化、凝固一次，这对于器件的可靠性是非常有害的。因此无铅元器件的内部连接材料也要符合无铅焊接的要求。 有铅元器件的焊端绝大多数是Sn/Pb镀层，而无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。究竟哪一种镀层*好，目前还没有结论，因此还有待无铅元器件标准的完善。 无铅工艺对助焊剂的要求，首先由于焊剂与合金表面之间有化学反应，因此不同合金成分要选择不同的助焊剂。无铅焊剂必须专门配制。随着无铅进程的深入，由于焊料厂商的努力，无铅焊膏质量有了很大改善。目前的无铅焊点从外观上看已经比前几年有了改善。 无铅焊接可靠性问题是制造商和用户都十分关心的问题。尤其是当前正处在从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印刷板、元器件等方面都没有标准，甚至在可靠性的测试方法也没有标准的情况下，可靠性是非常令人担忧的。现阶段的无铅工艺，特别是在国内还处于比较混乱的阶段。由于有铅和无铅混用时，特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时，会发生严重的可靠性问题，这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意，而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要特别注意的问题。 因为铅是比较软的，容易变形，因此无铅焊点的硬度比Sn/Pb高，无铅焊点的强度也比Sn/Pb高，无铅焊点的变形比Sn/Pb焊点小，但是这些并不等于无铅的可靠性好。由于无铅焊料的润湿性差，因此空洞、移位、立碑等���接缺陷比较多，另外由于熔点高，如果助焊剂的活化温度不能配合高熔点，由于助焊剂浸润区的温度高、时间长，会使焊接面在高温下重新氧化而不能发生浸润和扩散，不能形成良好的界面合金层，其结果导致焊点界面结合强度(抗拉强度)差而降低可靠性。 据美国伟创立、Agilent等公司的可靠性试验，例如推力试验、弯曲试验、振动试验、跌落试验，经过潮热、高低温度循环等可靠性试验结果，大体上都有一个比较相近的结论：大多数民用、通信等领域，由于使用环境没有太大的应力，无铅焊点的机械强度甚至比有铅的还要高，但在使用应力高的地方，例如**、高低温、低气压等恶劣环境下，由于无铅蠕变大，因此无铅比有铅的可靠性差很多。 目前正处在无铅和有铅焊接的过渡转变时期，大部分无铅工艺是无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在"无铅"焊点中，铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或BGA的焊球。 有铅焊料与无铅焊端混用时，有铅焊料先熔，而无铅焊端(球)不能完全熔化，使元件一侧的界面不能生成金属间合金层，BGA、CSP一侧原来的结构被破坏而造成失效，因此有铅焊料与无铅焊端混用时质量*差。BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的。 高温对元件有不利影响。陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感，由于陶瓷体与PCB的热膨系数CTE相差大，在焊点冷却时容易造成元件体和焊点裂纹，元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比。0201、0402、0603小元件一般很少开裂，而1206以上的大元件发生开裂失效的机会较多。 铝电解电容对温度极其敏感。连接器和其他塑料封装元件(如QFP、PBGA)在高温时失效明显增加。粗略统计，温度每提高10℃，潮湿敏感元件(MSL)的可靠性降1级。解决措施是尽量降低峰值温度，对潮湿敏感元件进行去湿烘烤处理。 无铅焊料的返修相当困难，主要原因是无铅焊料合金润湿性差、温度高、工艺窗口小。 无铅返修应注意：选择适当的返修设备和工具，正确使用返修设备和工具，正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料，正确设置焊接参数。 无铅焊接知识就介绍到这里