亚洲色图网站3级a片,欧美AAAA黄片

有鉛工藝和無鉛工藝的區(qū)別

嘉峪檢測網(wǎng) 2017-02-21 11:08

最近有很多電子行業(yè)的朋友問起：“有鉛工藝和無鉛工藝之間的差別到底在哪里？價格差那么大，對生產(chǎn)的影響到底體現(xiàn)在哪些方面？該如何選擇？”也有朋友一直在說無鉛工藝還不如有鉛工藝，無鉛工藝單波峰焊接不了等問題；今天就特地就這個問題和大家探討一下。

無鉛工藝趨勢

首先我們來看看有鉛和無鉛的趨勢，隨著國際環(huán)保要求逐步提高，無鉛工藝成為電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個必然過程。盡管無鉛工藝已經(jīng)推行這么多年，仍有部分企業(yè)使用有鉛工藝，但無鉛工藝完全代替有鉛這是一個必然的結(jié)果。但是無鉛工藝在使用方面有些地方也許還不如有鉛工藝，所以我們以后要研究的是如何讓無鉛工藝更好地替代有鉛工藝。讓RoHS環(huán)保更廣泛的普及，達到既盈利又環(huán)保的雙贏目標。

無鉛工藝的現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)許多大公司也沒有完全采用無鉛工藝而是采取有鉛工藝技術(shù)來提高可靠性，在機車行業(yè)中西門子和龐巴迪等國際知名公司也沒有完全采用無鉛工藝進行生產(chǎn)，而是盡量豁免。

有鉛工藝和無鉛工藝的區(qū)別

圖為：十溫區(qū)的回流焊

當(dāng)前有許多專業(yè)也認為無鉛技術(shù)還有許多問題有待于進一步認識，如著名工藝專家李寧成博士也認為當(dāng)前的無鉛工藝技術(shù)的發(fā)展還沒有有鉛技術(shù)成熟，如先前的無鉛焊接采用的最多的Sn3Ag0.5Cu焊料合金，最近發(fā)現(xiàn)由于Cu的含量稍低，焊點可靠性有些問題，有人建議將Cu的質(zhì)量分數(shù)提高到1%~2%，但是現(xiàn)在時常上還沒有這種焊料合金的產(chǎn)品。同時無鉛焊接的電子產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)遠遠沒有有鉛焊接生產(chǎn)的電子產(chǎn)品豐富。

有鉛工藝和無鉛工藝的比較

有鉛工藝技術(shù)有上百年的發(fā)展歷史，經(jīng)過一大批有鉛工藝專家研究，具有交好的焊接可靠性和穩(wěn)定性，擁有成熟的生產(chǎn)工藝技術(shù)，這主要取決于有鉛焊料合金的特點。

有鉛焊料合金熔點低，焊接溫度低，對電子產(chǎn)品的熱損壞少；有鉛焊料合金潤濕角小，可焊性好，產(chǎn)品焊點“假焊”的可能性?。缓噶虾辖鸬捻g性好，形成的焊點抗震動性能好于無鉛焊點。

有鉛工藝和無鉛工藝的區(qū)別
圖：有鉛工藝窗口和無鉛工藝窗口對比

無鉛焊接工藝從目前的研究結(jié)果中摸索有可替代合金的熔點溫度都高于現(xiàn)有的錫鉛合金。例如從目前較可能被業(yè)界廣泛接受的“錫——銀——銅”合金看來，起熔點是217℃，這將在焊接工藝中造成工藝窗口的大大縮小。理論上工藝窗口的縮小為從錫鉛焊料的37℃降到23℃。實際上，工藝窗口的縮小遠比理論值大。因為在實際工作中我們的測溫法喊有一定的不準確性，加上DFM的限制，以及要很好地照顧到焊點“外觀”等，回流焊接工藝窗口其實只有約14℃。同信達有鉛錫線

不只是工藝窗口的縮小給工藝人員帶來巨大的挑戰(zhàn)，焊接溫度的提高也使得焊接工藝更加困難。其中一項就是高溫焊接過程中的氧化現(xiàn)象。我們都知道，氧化層會使焊接困難、潤濕不良以及造成虛焊。氧化程度除了器件來料本身要有足夠的控制外，擁護的庫存條件和時間、加工前的處理(例如除濕烘烤)以及焊接中預(yù)熱(或恒溫)階段所承受的熱能(溫度和時間)等都是決定因素。

有鉛工藝和無鉛工藝的區(qū)別

圖為：中型8溫區(qū)上下熱風(fēng)回流焊

由于無鉛焊接工藝窗口比起含鉛焊接工藝窗口有著顯著的縮小，業(yè)界有些人認為氮氣焊接環(huán)境的使用也許有必要。氮氣焊接能夠減少熔錫的表面張力，增加其濕潤性。也能防止預(yù)熱期間造成的氧化。但氮氣非萬能，它不能解決所有無鉛帶來的問題。尤其是不可能解決焊接工藝前已經(jīng)造成的問題。

在目前的回流焊接設(shè)備中，使用強制熱風(fēng)對流原理的爐子設(shè)計是主流。熱風(fēng)對流技術(shù)在升溫速度的可控性以及恒溫能力方面較強。在加熱效率和加熱均勻性以重復(fù)性等方面較弱。這些弱點，在含鉛技術(shù)中體現(xiàn)的并不嚴重，許多情況下還可以被接受。隨著無鉛技術(shù)工藝窗口的縮小和對重復(fù)性的更高要求，熱風(fēng)對流技術(shù)將受到挑戰(zhàn)。

無鉛工藝和有鉛工藝技術(shù)特點對比表：

類別		無鉛工藝特點	有鉛工藝特點
焊料合金	焊料合金成分	有多種焊料合金可供選擇，目前逐步同意為Sn96.5Ag3Cu0.5(SAC305)；最好回流焊接和波峰焊接都選擇同一款焊料合金。但是考慮到成本，許多廠家波峰焊接會選擇Sn99.3Cu0.7焊料。對生產(chǎn)現(xiàn)場焊料合金的使用造成混亂	無論是何種焊接方式，焊料合金一直采用Sn63Pb37,不會對生產(chǎn)現(xiàn)場焊料合金的使用造成混亂
	焊料合金使用混亂	焊料合金使用混亂，目前有人提倡使用Cu的質(zhì)量分數(shù)在1%~2%的合金，但是市場上還沒有此類產(chǎn)品	焊料合金單一
	焊料成本	波峰焊接用的錫條和手工焊接用的錫線，成本提高2.7倍。回流焊接用的錫膏成本提高約1.5倍	焊料成本低
	焊料合金熔點溫度	溫度高217℃	溫度低183℃
	焊料可焊性	差	好
	焊點特點	焊點脆，不適合手持和振動產(chǎn)品	焊點韌性好
	焊料/焊端兼容性	焊端中不能含鉛	焊端中可以含鉛
能耗	焊接能耗	無論是波峰焊/回流焊/手工焊接，能耗比有鉛焊接多10%~15%	能耗較低
設(shè)備需求	波峰焊	需要添加新的波峰焊機	不需要(提升產(chǎn)能例外)
	回流焊	設(shè)備溫區(qū)數(shù)量要多，以增加調(diào)整回流溫度曲線靈活性。爐體長	也可以采用多溫區(qū)的設(shè)備，增強溫度曲線調(diào)整的靈活性
	手工焊接	更換烙鐵頭	不需要更換
	印刷/貼片機	不需要更換，但是印刷/貼片精度要求更高	不需要更換
焊接工藝	水清洗工藝	不建議使用	可以使用
	回流焊接	工藝窗口小，溫度曲線調(diào)整較難。焊點空洞難以消除。焊點上錫不好	工藝窗口大，溫度曲線調(diào)整較易。焊點空洞較好消除，焊點上錫較好
	波峰焊接	焊點上錫不好，需要加快冷卻，錫槽合金雜質(zhì)含量檢測頻繁度加大，有可能生產(chǎn)現(xiàn)場需要檢測儀器	焊點上錫較好，錫槽合金雜質(zhì)含量檢測頻繁度不大，不需要生產(chǎn)現(xiàn)場檢測儀器
	手工焊接	烙鐵頭損耗加快	烙鐵頭損耗較小
PCB要求	板材	可以沿用有鉛時用的板材，最好采用高Tg板材。采用高Tg板材，板材成本上升10%~15%	板材不需要改變
	焊盤處理方式	有機可焊性保護(OSP)，化學(xué)鎳金	熱風(fēng)整平，也可采用有機可焊性保護(OSP),化學(xué)鎳金
	OSP特點	焊盤平整，對印刷工序要求高，PCB保存時間短，對計劃要求高。對ICT測試有影響
	化學(xué)鎳金	焊盤平整，對印刷工序要求不高，PCB保存時間長，對計劃要求不高。對ICT測試沒有影響，存在“黑盤”的可能性
元器件	耐熱性	耐熱性要求高	耐熱性要求不是很高
元器件	焊端可焊性	要求高	要求一般
焊點檢查	外觀	焊點粗糙，檢驗較難	焊點光亮，檢驗較易
	“爆米花”現(xiàn)象	由于溫度的升高，在無鉛焊接中許多IC的防潮敏感性都會提高一到兩個等級。也就是說，擁護的防潮控制或處理必須加強。這對于那些很小批量生產(chǎn)的用戶將有較嚴重的影響。因為許多很小批量生產(chǎn)的用護都有較長時間的來料庫存時間。如果庫存的防潮設(shè)施不理想，就必須通過組裝前烘烤除濕的做法來防止“爆米花”的問題。烘烤雖然能夠解決“爆米花”問題，但烘烤過程中會加劇器件焊端的氧化，帶來了焊接的難度。一個可行的做法是使用惰性環(huán)境烘烤，但這在設(shè)備、耗材(惰性氣)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” 現(xiàn)象	在無鉛技術(shù)中更加嚴重。這是因為無鉛合金的表面張力較強的原因。解決的原理和含鉛技術(shù)一樣，其中通過DFM控制器件焊端和焊盤尺寸以及兩端熱容量最為有效。其次可通過工藝調(diào)整減少器件兩端的溫差。該注意的是，雖然原理不變，但無鉛的工藝窗口會小一些，所以用戶必須首先確保本身使用的爐子有足夠的能力，即有良好的加熱效率以及穩(wěn)定的氣流	在有鉛技術(shù)中存在，但有鉛工藝窗口會寬一些，容易解決
	“氣孔” 現(xiàn)象	在錫鉛技術(shù)中已經(jīng)是個不容易完全解決的問題。而進入無鉛技術(shù)后，這問題還會隨無鉛合金表面張力的提高而顯得更嚴重。要消除“氣孔”問題，有三個因素必須注意；錫膏特性(錫膏選擇)、DFM(器件焊接端結(jié)構(gòu)、焊盤和模板開口設(shè)計)以及回流工藝(溫度曲線的設(shè)置)。其控制原理和含鉛技術(shù)中沒有不同，知識工藝窗口小了些	在錫鉛技術(shù)中“氣孔”問題是個不容易完全解決的問題
業(yè)界可靠性數(shù)據(jù)		可靠性數(shù)據(jù)不足，還有許多未知的特點或缺點沒有發(fā)現(xiàn)	可靠性數(shù)據(jù)很多，已使用很多年

無鉛工藝和有鉛工藝成本和設(shè)備通用性比較：

絕大多數(shù)的有鉛設(shè)備都適用于無鉛工藝，包括：印刷機、貼片機、回流爐、BGA返修臺、分板機和測試設(shè)備。只有一個例外，那就是波峰焊機，無鉛/有鉛波峰焊機要嚴格區(qū)分。

1. 成本大大提高

有鉛工藝轉(zhuǎn)化為無鉛工藝，其成本提高主要是無鉛輔助材料和無鉛印制電極板成本提高，無鉛器件成本基本差不多。

2. 無鉛和有鉛工藝設(shè)備通用性比較

有鉛工藝轉(zhuǎn)化為無鉛工藝，在設(shè)備上基本通用，只是在波峰焊機和錫鍋兩種設(shè)備要嚴格區(qū)分，具體對比如下表：

無鉛設(shè)備	無鉛工藝	有鉛工藝
波峰焊機	通用	可用于有鉛工藝，但用過后就無法再轉(zhuǎn)回?zé)o鉛工藝
錫鍋	通用	可用于有鉛工藝，但用過后就無法再轉(zhuǎn)回?zé)o鉛工藝
回流焊	通用	通用
印刷機	通用	通用
貼片機	通用	通用
回流爐	通用	通用
BGA返修臺	通用	通用
分板機	通用	通用
測試設(shè)備	通用	通用

SMT	回流焊	調(diào)整回流焊曲線與材料
	AOI程序	需針對無鉛焊點，重新設(shè)計AOI程序（爐前、爐后）
	線體加工能力評估	金屬基板的外形尺寸和重量（加上工裝重量）是否滿足現(xiàn)有無鉛線體設(shè)備能力的要求，需要提前評估。
焊接	焊料	焊料從有鉛變?yōu)闊o鉛
	助焊劑	助焊劑需要調(diào)整。
	焊接溫度	248度＋－5度變更為265度+-5度。
	工藝路線	不能采用選擇性波峰焊工藝路線
	夾具設(shè)計	波峰焊用的夾具/器件剪腳工裝、普波、選擇波峰焊工裝都要求無鉛專用。
	手工焊接	是否有手工焊接器件(非返修），需列出手工器件，并評估無鉛手工焊接的風(fēng)險。
	補焊工藝	需確認PCB上手工補焊器件（包括T面和B面補焊器件）的焊盤是否設(shè)計成花焊盤，焊盤與周圍銅皮間阻焊寬度是否為3～4mm
	波峰焊接	調(diào)整波峰曲線與材料
	線體加工能力評估	金屬基板的外形尺寸和重量（加上工裝重量）是否滿足現(xiàn)有無鉛線體設(shè)備能力的要求，需要提前評估。

有鉛工藝和無鉛工藝講解結(jié)論：

在無鉛工藝技術(shù)完善以前，企業(yè)是否采用無鉛工藝，應(yīng)考慮到公司制造生產(chǎn)設(shè)備，當(dāng)然也要顧及今后的無鉛工藝技術(shù)的發(fā)展，因此對于各制造廠應(yīng)慎重考慮和抉擇采用無鉛工藝。

來源：AnyTesting

有鉛工藝和無鉛工藝的區(qū)別

相關(guān)新聞：