电子产品实施无铅化是一个系统工程(提纲)

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1、电子产品实施无铅化是一个系统工程（提纲）林金堵★“电子产品实施无铅化是一个系统工程，绝不是仅仅是一个PCB基板问题，它牵涉到覆铜箔层压板CCL性能、PCB生产制造工艺技术、无铅焊料类型与组成、无铅焊料焊接方法与工艺技术、无铅化元器（组）性能和无铅化产品的可靠性检验方法、规范与标准等一系列问题”。★电子产品实施无铅化将对“世界电子制造产业带来一个大转变”，“是一个新的世界性的技术、管理和市场的开始”，对“无铅化成熟技术和各方面准备好了的企业（公司）将占据着更大的主动权”和“更大的市场份额”。★本文内容较多也较长，目的是对“无铅化”有个较全面的介绍、了解与掌握，便于分

2、析和解决实际问题。1电子产品实施无铅化的提出★铅及其含铅物质在机械、化工、电子和医疗等领域内有着广泛的应用，要完全禁用是有困难的。★铅及其合金在电子产品中的应用仅占全部铅用量的2%以内。但在电子产品的制造（特别是PCB、元组件的加工与焊接等）使用，特别是废弃电子产品中铅的污染已经越来越严重了。★20世纪90年代，美国首先提出无铅化工艺，并制定了相应的标准。但由于无铅焊料与焊接等带来可靠性问题，因而被暂停了下来。但是无铅化工作一直在继续着，到了2003年2月13日欧盟颁布了两个指令---《禁止在电气电子设备中使用特定有害物质指令（ROHS）》和《废弃电气电子设备指令

3、（WEEE）》。★两个《指令》的核心内容：（一）2006年7月1日起，新投放市场的电气电子产品应不含铅、汞、镉、六价铬、多（聚）溴联苯（PBB）和多（聚）溴联苯醚（PBDE）等六种有害物质，而作为树脂阻燃剂的四溴双酚A（TBBPA）没有列人；（二）生产商负责回收废弃电气电子设备的收集、分类和处理，并负担相关的费用；（三）处理废弃电气电子设备的机构应获得主管机关（部门）的许可，处理废弃电气电子设备的单位在存放和处理废弃电气电子设备时应符合WEEE附件三的要求。★应特别提出的是：大量使用于CCL阻燃剂的四溴双酚A是安全的。2无铅化焊料及其特性★锡-铅焊料的应用已经超过

4、50多年历史，有着成熟的工艺技术和丰富的实践经验，可靠性好。★铅焊料开发研究虽有20多年历史，即使比较成熟的锡-银-铜和锡-铜等焊料，不仅其工艺技术不够成熟、经验不多，而且可靠性还有问题，必须继续改进才行。2.1无铅焊料的基本条件无铅焊料的基本条件，最主要的是：⑴无铅焊料合金的低共熔（晶）点。①元器件、组装件和PCB基板在高温焊接时的适应性，保证焊接后它们所具有的基本性能。②焊接设备和相应设施等在高温处理和焊接的适应性。如无铅焊料在高温时会腐蚀不锈钢，相应的波峰焊接、热风焊料整平、热应力测试等的设备的耐热性、耐腐蚀性必须重新设置。⑵无铅焊料合金组成的可焊性。无铅焊

5、料合金组成的可焊性是由表面张力来决定的，即：可焊性←润湿性←表面张力。⑶无铅焊料的焊接点的可靠性。影响因素很多，但主要的有：①焊点焊料的耐疲劳强度，即“热胀”、“冷缩”引起的应力应小于焊料耐疲劳强度；②焊点焊料的结合强度，“热胀”、“冷缩”引起的应力应小于焊点焊料与焊盘（垫）界面之间的结合力；③焊点焊接的完整性（润湿性），这里主要是指焊点缺陷而言，如发生在焊点内部、界面处的空洞、裂缝、气泡等。⑷金属间互化物（IMC）的影响在高温焊接的过程中，焊接的界面处的表面金属或表面镀覆的金属会熔入到熔融的焊料中并形成金属间互化物，如Cu5Sn6、Cu2Sn3、Ni3Sn4、A

6、u3Sn、(Cu,Ni)6Sn5等的IMC物质。在界面处的这些金属间互化物（IMC）的厚度（或数量）将随着温度高低与变化、焊接方法与次数等而改变着。同时，在有些IMC中，有些是可焊性的（如Cu5Sn6），有些是不可焊性的（如Cu2Sn3），如果同时出现Ni3Sn4、/(Cu,Ni)6Sn5时，由于界面存在的两种IMC结构不同，会产生结构的内应力（晶格位错等），影响可靠性。还有当Au3Sn重量超过3%时，可形成脆性焊点，降低焊接可靠性。2.2无铅焊料类型与主要特点⑴无铅焊料的类型表1无铅焊料的类型、合金组成和低共（晶）熔点二元体系低共（晶）熔点（℃）回（再）流焊接温

7、度（℃）95Sn/5Sb（锑）238260∽28099.3Sn/0.7Cu227250∽27096.5Sn/3.5Cu221250∽27096.5Sn/3.5Ag217240∽26091Sn/9Zn198220∽24097In/3Ag143170∽19042Sn/58Bi139160∽18048Sn/58In118140∽16063Sn/37Pb（属有铅系）183210∽240三元或四元体系95Sn/3.5Ag/1.5In223250∽27096.5Sn/3.0Ag/0.5Cu217240∽26095.2Sn/3.5Ag/0.8Cu/0.5In212235∽255

8、91.8S