1、 無鉛焊接和焊點的主要特點
(1) 無鉛焊接的主要特點
(A)高溫、熔點比傳統有鉛共晶焊料高34℃左右。
(B)表面張力大、潤濕性差。
(C)工藝窗口小,質量控制難度大。
(2) 無鉛焊點的特點
(A)浸潤性差,擴展性差。
(B)無鉛焊點外觀粗糙。傳統的檢驗標準與AOI需要升級。
(C)無鉛焊點中氣孔較多,尤其有鉛焊端與無鉛焊料混用時,焊端(球)上的有鉛焊料先熔,覆蓋焊盤,助焊劑排不出去,造成氣孔。但氣孔不影響機械強度。
(D)缺陷多-由于浸潤性差,使自定位效應減弱。無鉛焊點外觀粗糙、氣孔多、潤濕角大、沒有半月形,由于無鉛焊點外觀與有鉛焊點有較明顯的不同,如果有原來有鉛的檢驗標準衡量,甚至可以認為是不合格的,但對于一般要求的民用電子產品這些不影響使用質量。因此要說服客戶理解,這是因為無鉛焊接潤濕性差造成的。隨著無鉛技術的深入和發展,由于助焊劑的改進以及工藝的進步,無鉛焊點的粗糙外觀已經有了一些改觀,相信以后會有更好的進步。
2、 無鉛波峰焊特點及對策 無鉛波峰焊接的主要特點也是高溫、潤濕性差、工藝窗口小。質量控制難度比再流焊更大。(1) 用對波峰焊的焊料通常采用Sn-0.7Cu或Sn-0.7Cu-0.05Ni,熔點227℃,焊接溫度250-260℃。Sn-Cu焊料中加入少量的Ni可增加流動性和延伸率。波峰焊也可以使用Sn/Ag/Cu,一般不推薦用Sn/Ag/Cu焊料,除了因為Sn/Ag/Cu焊料的成本比較高,另外Ag也會腐蝕Sn鍋,而且腐蝕作用比Sn更嚴重。
(2) 無鉛波峰焊接Sn鍋中焊料溫度高達250-260℃,Sn在高溫下有溶蝕Sn鍋的現象,溫度越高熔蝕性越嚴重,而且無鉛焊料中Sn成分占99%,比有鉛焊料多40%,如果采用傳統的不銹鋼鍋膽進行無鉛焊,大約三個月就會發生漏鍋現象。因此要求波峰焊設備的Sn鍋,噴嘴耐高溫、耐腐蝕,目前一般采用鈦合金鋼鍋膽, 由于無鉛焊料的浸潤性差,工藝窗口小,焊接時為了減小PCB表面的溫度差,要求Sn鍋溫度均勻,
(3) 由于高熔點,PCB預熱溫度也要相應提高,一般為100-130℃。為了PCB內外溫度均勻,預熱區要加長。使緩慢升溫。焊接時間3-4s。兩個波之間的距離要短一些。
(4) 對于大尺寸的PCB,為了預防PCB變形,傳輸導軌增加中間支撐。
(5) 由于高溫,為了防止焊點冷卻疑固時間過長造成焊點結晶顆粒長大,波峰焊設備應增加冷卻裝置,使焊點快速降溫。但是冷卻速度過快又可能對陶瓷體結構的CHIP元件傷害,有可能會使無件產生開裂,因此還要控制不要過快冷卻。另外對Sn鍋吹風會影響焊接溫度,因此還要考慮采用適當的冷卻手段。
(6) 由于高溫和浸潤性差,要提高助焊劑的活化溫度和活性,工藝上可增加一些助劑涂覆蓋。
(7) 要密切關注Sn-Cu焊料中Cu的比例,Cu的成分達0.2%,液相溫度改變多達6℃。這樣的改變可能導致動力學的改變以及焊接質量的改變。Cu比例超過1%,必須換新焊料。由于Cu隨工作時間不斷增多,因此一般選擇低Cu合金。
(8) 波峰焊時通孔元件插裝孔內上錫高度可能達不到75%(傳統Sn\Pb要求75%),因此要求從PCB孔徑比的設計、助焊劑活性與涂覆量、波峰溫度、波峰高度、導軌的傾斜角度等方面綜合考慮。
(9) 由于高溫,Sn會加速氧化,因此無鉛波峰焊工藝還有一個很大的缺點是產生大量的殘渣,充氮氣(N2)可以減少焊Sn渣的形成。當然也可以不充N2,或者加入無鉛錫渣還原粉,將產生大量的殘渣還原后重復利用,但一定要比有鉛焊接更注意每天的清理和日常維護。
(10) 波峰焊后分層LIFT-OFF(剝離、裂紋)現象較嚴重。
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