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无铅回流焊要求更先进的炉温监控技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-02-13  浏览次数:136

   无铅合金   目前市场上有许多种无铅合金可供使用。而其中前景最好的似乎是锡/银/铜合金和锡/银/铋合金。最终是在二者之中权衡。锡/银/铜合金的焊点比现在的锡/铅合金可靠性要高,但是其熔化温度达到217°C。例如,美国NEMI选择的是95.5锡/3.9银/0.6铜的焊膏。

   铋合金,溶化温度是206° 到 213°C之间。尽管人们认为对于消费类电子产品来说,它的焊点有足够的可靠性,但性能还是不如现在的含铅焊料,主要是因为众所周知的焊点起皱现象。有些人选择铋合金是因为它们最接近含铅合金,深受日本人的青睐,被使用在许多无铅电子组件中。它们要比锡/银/铜合金贵,并且也有人关注是否有足够的铋资源满足整个市场需求。

   将来不可能有一种所谓“标准”的无铅焊料,而是会有几种不同的焊料共存,他们各有利弊。选择哪一种将很可能取决于产品的具体要求。

   对制造工艺的冲击   丝网印刷:最低限度的影响(如果有的话)。

   贴片:最低限度的影响。有人辩论说需要提高贴片精度,是因为无铅焊膏回流时自对位能力较差。

   回流:由于熔化温度高出20° 到 50°C,对制造工艺有重要影响。

   波峰焊:有一定的影响。助焊剂和合金成分的选择变得很重要。工艺上将面临包括“锡须”和“焊点起皱”等问题。可能需要充氮。

   检测:与无铅焊接相关的最大变化是焊点表面暗淡,自动光学检测系统可能需要重新编程。还需要额外的操作员培训。

   最后一个较为感性的因素是无铅焊点不如含铅焊点光亮好看。当然这不影响组装质量。   返工:耗时且难度大。与锡/铅组装相比,返工时涉及到更高温度和更长时间的加热。不过实验证明无铅组件良好的返工是可以实现的。

   无铅回流工艺   无铅焊接给电子组装带来的首要挑战就是更高的工艺温度。普通含铅焊膏的工艺窗口很宽,典型的峰值温度范围介于208° ~235°C。但是锡/银/铜焊膏推荐的峰值温度在242° ~262°C。印制板上最敏感的元件可能只能承受240°C,因此对这些元件来说,这种工艺是不可行的。(参见西门子的研究报告)。还有许多其他元件所能承受的最高温度都在262°C以下。对于这样的组件,与含铅生产相比,可用的工艺窗口大大地缩小了。另外,无铅焊膏的润湿性很差,需要更好地控制从预热到回流的整个制程温度。这个工艺窗口不可能在近期内拓宽。更多地可能要依赖元件制造商花费数年时间发明一代新的抗高温元件。而这种元件也许将因高价格而告终。

   较高的温度以及在较高温度下滞留更长的时间,将带来更大的潜在氧化和对可焊性的负面影响。惰性气体将极大的减小这种影响,许多工艺专家和公司极力推荐这种方法。但是,有必要指出的是,不是每个人都相信无铅工艺中使用惰性气体的必要性。由于氮气成本高,再加上有些无铅产品使用正常气体成功的例子,人们仍在讨论是否需要使用惰性气体。

 
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