有铅与无铅注意事项

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1、有铅焊接到无铅焊接需注意事项发布时间：10-07-19来源：点击量：24672字段选择：大 中 小有铅焊接到无铅焊接需注意事项有铅焊接到无铅焊接需注意：传统的锡铅焊料在电子装联中已经应用了近一个世纪.Sn63/Pb37共晶焊料的导电性、稳定性、抗蚀性、抗拉和抗疲劳、机械强度、工艺性都是非常优秀的,而且资源丰富,价格便宜.是一种极为理想的电子焊接材料.但由于铅污染人类的生活环境.据统计,某些地区地下水的含铅量已超标30倍(允许标准一、无铅焊接技术的现状无铅焊料合金成分的标准化目前还没有明确的规定.IPC等大多数商业协会的意见:铅含量<0.1-0.2WT%(倾向5%时,焊接后在焊占与焊端交界

2、处会加剧公层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象.LIFT-OFF现象在有铅元件采用无铅波峰焊的工艺中比较多,严重时甚至会把PCB焊盘一起剥离开.因此过渡阶段波峰焊的焊盘设计可采用SMD(阻焊定义焊盘)方式,用阻焊膜压住焊盘四周,这样可以减轻或避免PCB焊盘剥离现象.关于分层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象的机理还要继续研究.当焊料、元件、PCB全部无铅化后是否不会产生LIFT-OFF会现象了,也要继续研究.元件的Sn-Pb镀层发生的LIFT-OFF(4)铅和有铅混用时可靠性讨论①无铅焊料中的铅对长期可靠性的影响是一个课题,需要更进一步研究.初步的研究显示;焊点中铅含量的不同对可靠性的影

3、响是不同的,当含量在某一个中间范围时,影响最大,这是因为在最后凝固形成结晶时,在Sn权界面处,有偏析金相形成,这些偏析金相在循环负载下开始形成裂纹并不断扩大.例如:2%-5%的铅可以决定无铅焊料的疲劳寿命,但与Sn-Pb焊料相比,可靠性相差不大.无铅焊料与有铅焊端混有时要控制焊点中铅含量<0.05%.目前正处在无铅和有铅焊接的过度转变时期,大部分无铅工艺是无铅焊料与有铅引脚的元件混用.在“无铅”焊点中,铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或BGA的焊球.无铅焊料与有铅焊端混用时气孔多,这是因为有铅焊端与无铅焊料混用时,焊端(球)上的有铅焊料先熔,覆盖焊盘,当无铅焊料合金熔化时,焊膏中的助焊

4、剂排不出去造成气孔.对于波峰焊,由于元件引脚脖子Sn-Pb电镀层不断融解,焊点中铅的含量需要进行监测.②有铅焊接与无铅焊端混用的质量最差有铅焊料与无铅焊端混用时如果采用有铅焊料的温度曲线,有铅焊料先熔,而无铅焊端(球)不能完全熔化,使元件一侧的界面不能生成金属间合金层,BGA、CSP-侧原来的结构被破坏而造成失效,因此有铅焊料与无铅焊端混用时质量最差.BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的.(5)高温对元件的不利影响陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感,由于陶瓷体与PCB的热膨胀系数CTE相差大(陶瓷:3-5,PCB:17左右),在焊点冷却时容易造成元件体

5、和焊点裂纹,元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比.0201、0402、0603小元件一般很少开裂,而以上的大元件发生开裂失效的机会较多.铝电解电容对清晰度极其敏感.连接器和其他塑料封装元件(如QFP、PBGA)在高温时失效明显增加.主要是分层、爆米花、变形等、粗略统计,温度每提高10℃,潮湿敏感元件(MSL)的可靠性降1级.解决措施是尽量降低峰值温度;对潮湿敏感元件进行去潮烘烤处理.(6)高温对PCB的不利影响高温对PCB的不利影响在第三节中已经做了分析,高温容易PCB的热变形、因树脂老化变质而降低强度和绝缘电阻值,由于PCB的Z轴与XY方向的CTE不匹配造成金属化孔镀

6、层断裂而失效等可靠性问题.解决措施是尽量降低峰值温度,一般简单的消费类产品可以采用FR-4基材,厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR-5或CEMn来替代FR-4基材.(7)电气可靠性回流焊、波峰焊、返修形成的助焊剂残留物,在潮湿环境和一定电压下,导电体之间可能会发生电化学反应,导致表面绝缘电阻(SIR)的下降.如果有电迁移和枝状结晶(锡须)生长的出现,将发生导线间的短路,造成电迁移(俗称“漏电”)的风险.为了保证电气可靠性,需要对不同免清洗助焊剂的性能进行评估.(8)关于无铅返修①无铅焊料的返修相当困难,主要原因:(A)无铅焊料合金润湿性差.(B)温度高(简单PCB235℃,复杂PCB26

7、0℃).(C)工艺窗口小.②无铅返修注意事项:(A)选择适当的返修设备和工具.(B)正确作用返修设备和工具.(C)正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料.(D)正确设置焊接参数.除了要适应无铅焊料的高熔点和低润湿性.同时返修过程中一定要小心,将任何潜在的对元件和PCB的可靠性产生不利影响的因素降至最低.(9)关于过度时期无铅和有铅混用情况总结.(A)无铅焊料和无铅焊端――效果最好.(B)无铅焊料和有铅焊端――目前普通使用,可以应用,但必须