概念:
无铅工艺:无铅化电子组装的一个基本概念就是在软钎焊过程中,无论手工烙铁焊、浸焊、波峰焊还是回流焊,所采用的焊料都是无铅焊料(pb-feersoder)。无铅焊料并不意味着焊料中100%的不含铅。在有铅焊料中,铅是作为一种基本元素而存在的。在无铅焊料中,基本元素不含有铅。
有铅工艺:传统的印刷电板组装的软钎焊工艺中,一般采用锡铅(sn-pb)焊料,其中铅是作为焊料合金的一种基本元素而存在并发挥作用。
区别:
有铅工艺技术有上百年的发展历史,经过一大批有铅工艺专家研究,具有交好的焊接可靠性和稳定性,拥有成熟的生产工艺技术,这主要取决于有铅焊料合金的特点。
有铅焊料合金熔点低,焊接温度低,对电子产品的热损坏少;有铅焊料合金润湿角小,可焊性好,产品焊点“假焊”的可能性小;焊料合金的韧性好,形成的焊点抗震动性能好于无铅焊点。
无铅焊接工艺从目前的研究结果中摸索有可替代合金的熔点温度都高于现有的锡铅合金。例如从目前较可能被业界广泛接受的“锡——银——铜”合金看来,起熔点是217℃,这将在焊接工艺中造成工艺窗口的大大缩小。
类别
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无铅工艺特点
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有铅工艺特点
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焊料合金 | 焊料合金熔点温度 | 温度高217℃ | 温度低183℃ |
焊料可焊性 | 差 | 好 | |
焊点特点 | 焊点脆 | 焊点韧性好 | |
焊接工艺 | 水清洗工艺 | 不建议使用 | 可以使用 |
回流焊接 | 工艺窗口小,温度曲线调整较难。焊点空洞难以消除。焊点上锡不好 | 工艺窗口大,温度曲线调整较易。焊点空洞较好消除,焊点上锡较好 | |
波峰焊接 | 焊点上锡不好,需要加快冷却,锡槽合金杂质含量检测频繁度加大,有可能生产现场需要检测仪器 | 焊点上锡较好,锡槽合金杂质含量检测频繁度不大,不需要生产现场检测仪器 | |
手工焊接 | 烙铁头损耗加快 | 烙铁头损耗较小 | |
PCB要求 | 板材 | 可以沿用有铅时用的板材,最好采用高Tg板材。采用高Tg板材,板材成本上升10%~15% | 板材不需要改变 |
焊盘处理方式 | 有机可焊性保护(OSP),化学镍金 | 热风整平,也可采用有机可焊性保护(OSP),化学镍金 | |
Osp特点 | 焊盘平整,对印刷工序要求高,PCB保存时间短,对计划要求高。对ICT测试有影响 | ||
化学镍金特点 | 存在“黑盘”的可能性 | ||
耐热性 | 要求高 | 要求不是很高 | |
可焊性 | 要求高 | 要求一般 | |
焊点检测 | 外观 | 焊点粗糙,检验较难 | 焊点光亮,检验较易 |
爆米花现象 | 由于温度的升高,在无铅焊接中许多IC的防潮敏感性都会提高一到两个等级。也就是说,拥护的防潮控制或处理必须加强。这对于那些很小批量生产的用户将有较严重的影响。因为许多很小批量生产的用护都有较长时间的来料库存时间。如果库存的防潮设施不理想,就必须通过组装前烘烤除湿的做法来防止“爆米花”的问题。烘烤虽然能够解决“爆米花”问题,但烘烤过程中会加剧器件焊端的氧化,带来了焊接的难度。一个可行的做法是使用惰性环境烘烤,但这在设备、耗材(惰性气)和管理上都大大增加了成本 | IC的防潮敏感性只要加以注意和管理即可,容易得到控制 | |
立碑现象 | 在无铅技术中更加严重。这是因为无铅合金的表面张力较强的原因。解决的原理和含铅技术一样,其中通过DFM控制器件焊端和焊盘尺寸以及两端热容量最为有效。其次可通过工艺调整减少器件两端的温差。该注意的是,虽然原理不变,但无铅的工艺窗口会小一些,所以用户必须首先确保本身使用的炉子有足够的能力,即有良好的加热效率以及稳定的气流 | 在有铅技术中存在,但有铅工艺窗口会宽一些,容易解决 | |
气孔现象 | 在锡铅技术中已经是个不容易完全解决的问题。而进入无铅技术后,这问题还会随无铅合金表面张力的提高而显得更严重。要消除“气孔”问题,有三个因素必须注意;锡膏特性(锡膏选择)、DFM(器件焊接端结构、焊盘和模板开口设计)以及回流工艺(温度曲线的设置)。其控制原理和含铅技术中没有不同,知识工艺窗口小了些 | 在锡铅技术中“气孔”问题是个不容易完全解决的问题 | |
锡须生长 | 没有铅的制约生长速度较快 | 生长速度慢 | |
电迁移 | 发生频率高 | 发生频率低 |