無(wú)鉛焊接知識(shí)：無(wú)鉛焊接和焊點(diǎn)的區(qū)別

如今,電子組裝技術(shù)中，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，從環(huán)保、立法、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品可靠性等方面來(lái)看，無(wú)鉛化勢(shì)在必行。然而目前無(wú)鉛化從理論到應(yīng)用都還不成熟，還沒(méi)有形成相對(duì)統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

無(wú)鉛工藝對(duì)元器件的挑戰(zhàn)首先是耐高溫。要考慮高溫對(duì)元器件封裝的影響。由于傳統(tǒng)表面貼裝元器件的封裝材料只要能夠耐240℃高溫就能滿足有鉛焊料的焊接溫度了，而無(wú)鉛焊接時(shí)，對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品焊接溫度高達(dá)260℃，因此元器件封裝能否耐高溫是必須考慮的問(wèn)題。

另外還要考慮高溫對(duì)器件內(nèi)部連接的影響。IC的內(nèi)部連接方法有金絲球焊、超聲壓焊，還有倒裝焊等方法，特別是BGA、CSP和組合式復(fù)合元器件、模塊等等新型的元器件，例如倒裝BGA、CSP內(nèi)部封裝芯片凸點(diǎn)用的焊膏就是Sn-3.5Ag焊接，熔點(diǎn)221℃，如果這樣的器件用于無(wú)鉛焊接，那么器件內(nèi)部的焊點(diǎn)與表面組裝的焊點(diǎn)幾乎同時(shí)再熔化、凝固一次，這對(duì)于器件的可靠性是非常有害的。因此無(wú)鉛元器件的內(nèi)部連接材料也要符合無(wú)鉛焊接的要求。

有鉛元器件的焊端絕大多數(shù)是Sn/Pb鍍層，而無(wú)鉛元器件焊端表面鍍層的種類很多。無(wú)鉛工藝對(duì)助焊劑的要求，首先由于焊劑與合金表面之間有化學(xué)反應(yīng)，因此不同合金成分要選擇不同的助焊劑。無(wú)鉛焊劑必須專門配制。隨著無(wú)鉛進(jìn)程的深入，由于焊料廠商的努力，無(wú)鉛焊膏質(zhì)量有了很大改善。目前的無(wú)鉛焊點(diǎn)從外觀上看已經(jīng)比前幾年有了改善。

無(wú)鉛焊接可靠性問(wèn)題是制造商和用戶都十分關(guān)心的問(wèn)題。尤其是當(dāng)前正處在從有鉛向無(wú)鉛焊接過(guò)渡的特殊階段，無(wú)鉛材料、印刷板、元器件等方面都沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，甚至在可靠性的測(cè)試方法也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可靠性是非常令人擔(dān)憂的?，F(xiàn)階段的無(wú)鉛工藝，特別是在國(guó)內(nèi)還處于比較混亂的階段。由于有鉛和無(wú)鉛混用時(shí)，特別是當(dāng)無(wú)鉛焊端的元器件采用有鉛焊料和有鉛工藝時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的可靠性問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅是當(dāng)前過(guò)渡階段無(wú)鉛焊接要注意，而且對(duì)于過(guò)渡階段的有鉛焊接也是要特別注意的問(wèn)題。

無(wú)鉛焊料的實(shí)現(xiàn)要求：

1、無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)要低，盡可能地接近63/37錫鉛合金的共晶溫度183℃，應(yīng)盡量把無(wú)鉛焊料的熔融間隔溫差降下來(lái)，即盡量減小其固相線與液相線之間的溫度區(qū)間。

2、無(wú)鉛焊料要有良好的潤(rùn)濕性；要保證在以上時(shí)間范圍內(nèi)焊料能表現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性能，以保證優(yōu)質(zhì)的焊接效果；

3、焊接后的導(dǎo)電及導(dǎo)熱率都要與63/37錫鉛合金焊料相接近；

4、焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度、韌性、延展性及抗蠕變性能都要與錫鉛合金的性能相差不多；

5、成本盡可能的降低；目前，能控制在錫鉛合金的1.5~2倍，是比較理想的價(jià)位。

因?yàn)殂U是比較軟的，容易變形，因此無(wú)鉛焊點(diǎn)的硬度比Sn/Pb高，無(wú)鉛焊點(diǎn)的強(qiáng)度也比Sn/Pb高，無(wú)鉛焊點(diǎn)的變形比Sn/Pb焊點(diǎn)小，但是這些并不等于無(wú)鉛的可靠性好。由于無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕性差，因此空洞、移位、立碑等焊接缺陷比較多，另外由于熔點(diǎn)高，如果助焊劑的活化溫度不能配合高熔點(diǎn)，由于助焊劑浸潤(rùn)區(qū)的溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使焊接面在高溫下重新氧化而不能發(fā)生浸潤(rùn)和擴(kuò)散，不能形成良好的界面合金層，其結(jié)果導(dǎo)致焊點(diǎn)界面結(jié)合強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)差而降低可靠性。

無(wú)鉛焊接和焊點(diǎn)的主要特點(diǎn)

（１） 無(wú)鉛焊接的主要特點(diǎn)

（Ａ）高溫、熔點(diǎn)比傳統(tǒng)有鉛共晶焊料高34℃左右。

（Ｂ）表面張力大、潤(rùn)濕性差。

（Ｃ）工藝窗口小，質(zhì)量控制難度大。

（２） 無(wú)鉛焊點(diǎn)的特點(diǎn)

（Ａ）浸潤(rùn)性差，擴(kuò)展性差。

（Ｂ）無(wú)鉛焊點(diǎn)外觀粗糙。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與AOI需要升級(jí)。

（Ｃ）無(wú)鉛焊點(diǎn)中氣孔較多，尤其有鉛焊端與無(wú)鉛焊料混用時(shí)，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(jī)械強(qiáng)度。

（Ｄ）缺陷多－由于浸潤(rùn)性差，使自定位效應(yīng)減弱。

無(wú)鉛焊點(diǎn)外觀粗糙、氣孔多、潤(rùn)濕角大、沒(méi)有半月形，由于無(wú)鉛焊點(diǎn)外觀與有鉛焊點(diǎn)有較明顯的不同，如果有原來(lái)有鉛的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)衡量，甚至可以認(rèn)為是不合格的，隨著無(wú)鉛技術(shù)的深入和發(fā)展，由于助焊劑的改進(jìn)以及工藝的進(jìn)步，無(wú)鉛焊點(diǎn)的粗糙外觀已經(jīng)有了一些改觀。

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