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无铅封装技术问答

1.为什么要推行无铅制程?

A.铅的特性及对人体的危害：铅（lead Pb），灰白色金属，熔点为327.5℃，加热至400--500℃时即有大量铅蒸气逸出，并在空气中迅速氧化成氧化亚铅而凝集为烟尘并四处逸散。在工业中与铅接触的行业主要有铅矿开采，铅烧绳索和精练、蓄电池制造、电子产品的焊接和电子元件的喷铅作业等等。在以上接触中铅及其化合物主要通过呼吸产和消化道入侵人体造成铅中毒，对人体健康构成危害。美国环保署研究发现，铅及其化合物是17种严重危害人类寿命和自然环境的化学物质之一。通常的职业性铅中毒都是慢性中毒，其对人体的神经系统、消化系统和血液系统都将造成干扰和伤害，其临订症状表现为头昏头痛、乏力、记忆力下降、恶心、烦躁、食欲不振、腹部胀痛、贫血、精神障碍等。

B.电子产品无铅化的趋势：随着人类对自身健康意识的提高和全球范围内环保意识的增强，为了尽可能减少铅等重金属对环境的污染和对人类的的侵害，欧美国家在2006年7月1日起全面实行电子产品无铅化，中国也同样在2006年7月1日起要求投放市场的国家重点监管目录内的电子住处产品不能含有铅的成分。因此电子焊接中所使用的焊料（焊锡丝、焊膏等）将逐步摒弃传统的锡铅合金而采用几乎纯净的锡。当然不含任何杂质的锡是不存在的，目前国际上对无铅的标准尚无明确统一的定义，国际标准组织（ISO）提案：电子装联用焊料中铅的含量应低于0.1WT%，不过在无铅焊料中通常会根据不同的产品要求，在锡料中参和一些铜和银等其他金属物质来增强锡丝的活性焊点的电气连接性能。

2.无铅焊锡与传统有铅焊锡的区别以及我们对无铅替代物提出的要求？

无铅焊锡内不含铅，且熔点比传统(63%锡+37%铅)焊锡高。无铅焊锡熔点范围约从217℃到226℃。我们对无铅替代物提出的要求:

1、价格：许多厂商都要求价格不能高于传统的焊料(63Sn/37Pb),但目前，无铅替代物的成品(焊锡丝，焊膏及锡条)都比传统的焊料(63Sn/37Pb)高35%。

2、熔点：大多数厂家要求固相温度最小为150℃，以满足电子设备的工作要求。液相温度则视具体应用而定。手工焊用焊锡丝：液相温度应低于烙铁工作温度345℃。

3、导电导热性好。

4、较小的固液共存范围：大多专家建议此温度范围控制在10℃之内，以便形成良好的焊点，如果合金凝固范围太宽，则有可能发生焊点开裂，使电子产品过早损坏。

5、低毒性：合金成份必须无毒。

6、具有良好的润湿性。

7、良好的物理特性（强度、拉伸、疲劳）：合金必须能够提供Sn63/Pb37所能达到的强度和可靠性，而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝。

8、生产的可重复性，焊点的一致性：由于电子装配工艺是一种大批量制造工艺，要求其重复性和一致性要保持较高的水平，如果某些合金成份不能在大批量条件下重复制造，或者其熔点在批量生产时由于成份的改变而发生较大的变化，便不能予以考虑。

9、焊点外观：焊点外观应与锡/铅焊料的外观应接近。

10、与铅的兼容性：由于短期内不会立刻全面转型为无铅，所以铅可能仍会用于PCB焊盘和元件的端子上，焊料中如掺如铅，可能会使焊料合金的熔点降的很低，强度大大降低。

3.在更换无铅焊料以后为什么普通常规焊台无法满足焊接工艺要求?

大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料高。业界有少部分熔点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就带来了需要较高的焊接温度。不过熔点只是决定焊接温度的一个因素。例从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显的缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。市面上的普通控温电烙铁，虽然标示可以设置到400度或更高，但实际上其热容量和回温能力，在较冷的焊点情况下多不足以处理无铅高温焊接。在焊接时，熔点高出34℃左右的无铅锡丝耗热能力相对较大，如果用普通的控温焊台在不提高温度的条件下焊接（特别是焊点较大面积时），往往会因为热能补充不及而造成锡点毛刺，虚焊和焊接速度过慢等现象；因此为了达到合适的焊接效果势必要求相应提高烙铁的焊接温度，但提高焊接设置温度的同时会带来诸多负面影响，如：

A. 无铅锡丝相对于有铅焊丝来说更易氧化,而高温又起催化作用，氧化速度随温度的升高成指数增加，因此在极高的温度下焊接极易造成机械接触式虚焊(焊料没有在被焊工件间形成金属间熔融合金层)和焊点灰白不光亮；

B. 理想状态的烙铁是不用闲置较高的温度,消除能量的储存，把从电源取得的能量瞬间直接加于焊接处，这样既能最大限度的避免能量的损耗又能实现良好的焊接，但普通烙铁因为加热速度慢的原因不能实现，只能通过提高闲置温度的途径来储存足够的热能以达到焊接负载所需的温度，而较高的温度会对娇嫩的元器件产生很大的热冲击,使电路性能和整机性能受到直接或间接的影响。

C. 一般电子工厂，特别是光电产品工厂对焊接温度的设置都会有严格的控制，在能够满足焊接条件的前提下温度设置越低越好，因此较高的焊接温度满足不了工厂制定的焊接工艺要求。

4.由于无铅焊锡的熔点较高，我们是否有必要提高焊台的焊接温度呢?

不一定需要的。最好的解决方法是使用回温极快的焊台来进行无铅焊接。这样可以避免大幅提高焊接温度的需要。因为高温会加速氧化，提高焊接温度有可能会造成焊接困难，影响溶锡的扩散性及润湿性。虽然使用某些助焊剂可以有效改善焊接效果，但是会对环境造成一定的污染，我们尽量使用环保的"免清洗"助焊剂。

5.在导入无铅制程后以前的控温焊台还能继续用吗?

我们不能一概而论,有些情况下还是可以使用,如;客户本来就仅仅把元器件焊好就可以且温度高低对被焊元器件没有太大影响.大多情况不建议继续使用,因为由于无铅焊料熔点的提升,以前的常规焊台势必通过提高焊接温度来工作.而恰恰目前大多娇嫩的元器件根本无法承受过高温度的热冲击!若现在继续用来做无铅,势必带来更多焊接上的问题! 备注：

A. 需要保持以往传统焊锡所使用的温度去焊接

B. 需要严格控制焊咀温度

C. 需要使用高热回复性的大功率的焊台

D. 配合焊点大小的同时，应尽量选择较大的焊咀进行焊接，因焊咀越大设定温度可以越低，热量流失越少

6.无铅制程后对焊台提出的更高要求?

1．产生的热量更多，导热能力更强

2．回温速度更快。

3．控温更准确。

4．耗材使用成本更低廉。

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杭州辛达狼焊接科技有限公司是一家专业研发、生产和销售低、中、高温钎焊用助焊剂的科技型企业。产品主要有不锈钢无铅助焊剂，普通型不锈钢锡焊助焊剂，无铅烙铁头专用高效助焊剂，低温液体铝助焊剂，铝/铜异种材料钎焊助焊剂，铜合金用中温膏状助焊剂，中温膏状铝助焊剂和焊膏等系列产品，广泛应用于电子、电器、制冷和汽车等领域。