2-4無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)、無(wú)鉛產(chǎn)品設(shè)計(jì)、

模板設(shè)計(jì)及工藝控制

（參考：[工藝]第18章；[基礎(chǔ)與DFM]第5章）顧靄云內(nèi)容一．無(wú)鉛工藝與有鉛工藝比較二．無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)⑴從再流焊溫度曲線(xiàn)分析無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)⑵無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策三．無(wú)鉛焊接對(duì)焊接設(shè)備的要求四．無(wú)鉛產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝控制⑴無(wú)鉛工藝設(shè)計(jì)⑵無(wú)鉛PCB設(shè)計(jì)⑶印刷及模板設(shè)計(jì)

⑷貼裝⑸再流焊⑹波峰焊⑺檢測(cè)⑻無(wú)鉛返修⑼清洗一．無(wú)鉛工藝與有鉛工藝比較有鉛技術(shù)無(wú)鉛技術(shù)設(shè)備方面印、貼、焊、檢只有焊接設(shè)備有特殊要求焊接原理相同工藝流程工藝方法元器件有鉛無(wú)鉛PCB焊接材料溫度曲線(xiàn)工藝窗口大溫度高、工藝窗口小焊點(diǎn)潤(rùn)濕性好潤(rùn)濕性差檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)IPC-A-610CIPC-A-610D管理要求更嚴(yán)格通過(guò)無(wú)鉛、有鉛比較，正確認(rèn)識(shí)無(wú)鉛技術(shù)（a）無(wú)鉛工藝技術(shù)并不是高不可攀的技術(shù)因?yàn)榛驹怼⒐に嚪椒ㄅc有鉛技術(shù)是相同的 。（b）但由于無(wú)鉛的焊接材料、元器件、PCB都發(fā)生了變化，因此工藝參數(shù)必須隨之改變。主要變化是溫度高、工藝窗口小、潤(rùn)濕性差、工藝難度大，容易產(chǎn)生可靠性問(wèn)題，因此要求比有鉛時(shí)更加重視理論學(xué)習(xí)、工藝技術(shù)研究、工藝實(shí)踐，尤其要掌握關(guān)鍵技術(shù)：印、焊。（c）進(jìn)行設(shè)備改造或添置必要的焊接設(shè)備（d）提高管理水平。 二．無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)高溫工藝窗口小潤(rùn)濕性差

峰值溫度液相時(shí)間IMC厚度

無(wú)鉛：SAC305235~245℃50~60s

不容易控制

有鉛：Sn-37Pb210~230℃60~90s容易控制⑴從再流焊溫度曲線(xiàn)分析無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)及對(duì)策從再流焊溫度曲線(xiàn)分析無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)及對(duì)策①熔點(diǎn)高，要求無(wú)鉛焊接設(shè)備耐高溫，抗腐蝕。要求助焊劑耐高溫。②從溫度曲線(xiàn)可以看出：無(wú)鉛工藝窗口小。無(wú)鉛焊接的工藝窗口比鉛錫焊膏小，要求PCB表面溫度更均勻。要求焊接設(shè)備橫向溫度均勻。a25~110

℃/100~200sec，110~150℃/40~70sec，要求緩慢升溫，使整個(gè)PCB溫度均勻，減小PCB及大小元器件△t，因此要求焊接設(shè)備升溫、預(yù)熱區(qū)長(zhǎng)度要加長(zhǎng)。b150~217℃/50~70sec快速升溫區(qū)（助焊劑浸潤(rùn)區(qū)）。有鉛焊接從150℃升到183℃，升溫33℃，可允許在30~60sec之間完成，其升溫速率為0.55~1℃/sec；而無(wú)鉛焊接從150℃升到217℃，升溫67℃，只允許在50~70sec之間完成，其升溫速率為0.96~1.34℃/sec，要求升溫速率比有鉛高30%左右，另外由于無(wú)鉛比有鉛的熔點(diǎn)高34℃，溫度越高升溫越困難，如果升溫速率提不上去，長(zhǎng)時(shí)間處在高溫下會(huì)使焊膏中助焊劑提前結(jié)束活化反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使PCB焊盤(pán)，元件引腳和焊膏中的焊料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊劑浸潤(rùn)區(qū)有更高的升溫斜率。c

回流區(qū)峰值溫度235℃與FR-4基材PCB的極限溫度（2400C）差（工藝窗口）僅為5

℃。如果PCB表面溫度是均勻的，那么實(shí)際工藝允許有5℃的誤差。假若PCB表面有溫度誤差Δt＞5℃，那么PCB某處已超過(guò)FR-4基材PCB的極限溫度240℃，會(huì)損壞PCB。對(duì)于簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，峰值溫度235~240℃可以滿(mǎn)足要求；但是對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要260℃才能焊好。因此FR-4基材PCB就不能滿(mǎn)足要求了。在實(shí)際回流焊中，如果最小峰值溫度為235℃，最大峰值溫度取決于板面的溫差△t，它取決于板的尺寸、厚度、層數(shù)、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和熱容量。擁有大而復(fù)雜元件（如CBGA、CCGA等）的大、厚印制板，典型△t高達(dá)20~25℃。為了減小△t，滿(mǎn)足小的無(wú)鉛工藝窗口。爐子的熱容量也是很重要的因素。要求再流焊爐橫向溫差＜2℃，同時(shí)要求有兩個(gè)回流加熱區(qū)。d由于于焊焊接接溫溫度度高高，，為為了了防防止止由由于于焊焊點(diǎn)點(diǎn)冷冷卻卻凝凝固固時(shí)時(shí)間間過(guò)過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)，，造造成成焊焊點(diǎn)點(diǎn)結(jié)結(jié)晶晶顆顆粒粒長(zhǎng)長(zhǎng)大大；；另另外外，，加加速速冷冷卻卻可可以以防防止止產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏析析，，避避免免枝枝狀狀結(jié)結(jié)晶晶的的形形成成，，因因此此要要求求焊焊接接設(shè)設(shè)備備增增加加冷冷卻卻裝裝置置，，使使焊焊點(diǎn)點(diǎn)快快速速降降溫溫。。e由于于高高溫溫，，PCB容易易變變形形，，特特別別是是拼拼板板，，因因此此對(duì)對(duì)于于大大尺尺寸寸的的PCB需要要增增加加中中間間支支撐撐。。fN2保護(hù)護(hù)能能夠夠改改善善潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性，，提提高高焊焊點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)質(zhì)量量g為了了減減小小爐爐子子橫橫向向溫溫差差△△t，，采采取取措措施施：：帶帶加加熱熱器器的的導(dǎo)導(dǎo)軌軌、、選選用用散散熱熱性性小小的的材材料料、、定定軌軌向向爐爐內(nèi)內(nèi)縮縮進(jìn)進(jìn)等等技技術(shù)術(shù)。。③浸浸潤(rùn)潤(rùn)性性差差應(yīng)對(duì)對(duì)措措施施：：改良良助助焊焊劑劑活活性性修改改模模板板開(kāi)開(kāi)口口設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)提高高印印刷刷、、貼貼裝裝精精度度N2保護(hù)護(hù)焊盤(pán)盤(pán)暴暴露露銅銅無(wú)鉛鉛波波峰峰焊焊接接的的主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)也也是是：：高溫溫、、潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性差差、、工工藝藝窗窗口口小小。與再流焊焊相比，，波峰焊焊從有鉛鉛轉(zhuǎn)向無(wú)無(wú)鉛焊接接的工藝藝難度要大大得多。過(guò)渡階段段鉛污染染問(wèn)題：如果混混入有鉛鉛元件，，引腳表表面微量量的鉛還還會(huì)引起起Lift-off（（焊點(diǎn)剝剝離）現(xiàn)現(xiàn)象等焊焊接缺陷陷，將嚴(yán)嚴(yán)重影響響焊點(diǎn)可可靠性。。高溫氧化化問(wèn)題⑵無(wú)鉛鉛波峰焊焊特點(diǎn)及及對(duì)策Sn3Ag0.5Cu雙波峰焊焊實(shí)時(shí)溫溫度曲線(xiàn)線(xiàn)有鉛和無(wú)無(wú)鉛波峰峰焊溫度度曲線(xiàn)比比較示意意圖①用于波波峰焊的的焊料：Sn-Cu或Sn-Cu-Ni，熔熔點(diǎn)227℃。。少量的的Ni可可增加流流動(dòng)性和和延伸率率，減少殘殘?jiān)?。。高可靠的產(chǎn)產(chǎn)品可采采用Sn/Ag/Cu焊料，，但不推薦，因?yàn)闉锳g的的成本高高，同時(shí)時(shí)也會(huì)腐腐蝕Sn鍋。。對(duì)不銹鋼腐腐蝕率：：Sn3Ag0.5Cu>Sn0.7Cu>Sn0.7Cu0.05Ni對(duì)Cu腐腐蝕率：：Sn3Ag.5Cu>Sn37Pb>Sn0.7Cu0.05Ni特別注意意：（由于于浸析現(xiàn)象象）采用Sn3Ag0.5Cu焊焊料進(jìn)行行波峰焊焊時(shí)對(duì)PCB的的Cu布布線(xiàn)有腐腐蝕作用用，將Cu比例例從0.5%提高到0.7%，使焊料料中Cu處于飽飽和狀態(tài)態(tài)，可以以減輕或或避免對(duì)對(duì)Cu布布線(xiàn)的腐腐蝕。②根據(jù)所選選合金，，需要255~275℃爐溫，Sn在在高溫下下有溶蝕蝕Sn鍋鍋的現(xiàn)象象，采用鈦合合金鋼Sn鍋、、或在鍋鍋內(nèi)壁鍍鍍防護(hù)層層。由于于工藝窗窗口小，，要求Sn鍋溫度度均勻，，±2℃℃。③由于潤(rùn)濕濕性差，，需要改改良助焊焊劑，并并增加一些些涂覆量量。④由于助焊劑涂涂覆量多多，同時(shí)時(shí)由于水基溶劑劑助焊劑劑需要充充分地將將水分揮揮發(fā)掉，，另外由于高熔點(diǎn)，，為了使使PCB內(nèi)外溫溫度均勻勻，促進(jìn)進(jìn)潤(rùn)濕和通通孔內(nèi)的的爬升高高度，主主要措施施：預(yù)熱區(qū)要要加長(zhǎng)，提高PCB預(yù)熱熱溫度到到100~130℃℃。但提提高預(yù)熱溫度度會(huì)加快快氧化；⑤增加中間間支撐，預(yù)防高高溫引起起PCB變形。⑥增加冷卻卻裝置，使焊點(diǎn)點(diǎn)快速降溫溫。但對(duì)對(duì)Sn鍋吹風(fēng)會(huì)影影響焊接接溫度，另外降溫速度度過(guò)快容易造成成元件開(kāi)開(kāi)裂（尤其陶陶瓷電容容）。⑦在預(yù)熱熱區(qū)末端端、兩個(gè)個(gè)波之間間插入加加熱元件件在預(yù)熱區(qū)區(qū)末端與與波峰之之間插入入加熱元元件，防止PCB降降溫。兩個(gè)波之之間的距距離要短短一些，，或在第第一波與與第二波波之間插插入加熱熱元件，防止由由于PCB降溫溫造成焊焊錫凝固固，焊接時(shí)間間3~4s；；適當(dāng)提高高波峰高高度，增加錫波波向上的的壓力?！鎡雙波峰焊焊實(shí)時(shí)溫溫度曲線(xiàn)線(xiàn)在預(yù)熱區(qū)區(qū)末端、、兩個(gè)波波之間插插入加熱熱元件⑧要密切關(guān)關(guān)注Sn-Cu焊料中中Cu比比例，Cu的的成分改改變0.2%，，液相溫溫度改變變多達(dá)6℃。這這樣的改改變可能能導(dǎo)致動(dòng)動(dòng)力學(xué)的的改變以以及焊接接質(zhì)量的的改變。過(guò)量Cu會(huì)在焊焊料內(nèi)出出現(xiàn)粗化化結(jié)晶物物，造成成熔融焊焊料的黏黏度增加加，影響響潤(rùn)濕性性和焊點(diǎn)點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度。Cu比例例超過(guò)1%，必必須換新新焊料。。由于Cu隨工工作時(shí)間間不斷增增多，因此一一般選選擇低低Cu合金金，補(bǔ)補(bǔ)充焊焊料時(shí)時(shí)添加加純錫錫，但但很難難控制制合金金的比比例。。Sn-Cu焊料料中Cu比比例0.75wt%為共晶晶點(diǎn)，，此時(shí)時(shí)的Lift-off（（焊點(diǎn)剝剝離））的幾幾率最最小，，離開(kāi)開(kāi)0.75wt%越遠(yuǎn)越越容易易發(fā)生生。Sn-Cu合金二二元相相圖Sn-Cu的液液相線(xiàn)線(xiàn)斜斜率大大(比Sn/Pb大十十幾倍倍)，，液相相溫度度對(duì)成成分很很敏感感。因此少量成成分變變化，，就會(huì)會(huì)使熔熔點(diǎn)偏偏移，造成成焊接接溫度度的變變化。。熔點(diǎn)隨隨成分分變化化而變變化波峰焊焊時(shí)隨隨著Cu不不斷增增加，，熔點(diǎn)也也不斷斷提高高。液態(tài)固態(tài)最佳焊焊接溫溫度線(xiàn)線(xiàn)Sn-Pb系焊焊料金金相圖圖Sn-Cu系焊料料合金金⑨無(wú)鉛波波峰焊焊中的的Pb是是有害害的雜雜質(zhì)，，經(jīng)常常監(jiān)測(cè)測(cè)焊料料中Pb的的比例例，要要控制焊焊點(diǎn)中中Pb含量量＜0.05%。⑩插插裝孔孔內(nèi)上上錫可可能達(dá)達(dá)不到到75%（（傳統(tǒng)統(tǒng)Sn/Pb75%）），PCB設(shè)設(shè)計(jì)適適當(dāng)增加孔孔徑比比，減慢速速度和和充N(xiāo)2可以改改善。。⑾波波峰焊焊后分分層Lift-off（（剝離離、裂裂紋））現(xiàn)象象較嚴(yán)嚴(yán)重。。⑿充N(xiāo)2可以減減少焊焊渣的的形成成，可可以不不充氮氮?dú)猓ǎ∟2），但一定定要比比有鉛鉛焊接接更注意每每天的的清理理和日日常維維護(hù)。⒀波波峰焊焊接設(shè)設(shè)備需需要對(duì)對(duì)波峰峰焊部部件、、加熱熱部件件和焊焊劑管管理系系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行特殊維維護(hù)。⑶無(wú)無(wú)鉛鉛焊點(diǎn)點(diǎn)的特特點(diǎn)①浸潤(rùn)性性差，，擴(kuò)展展性差差。②無(wú)無(wú)鉛焊焊點(diǎn)外外觀(guān)粗粗糙。。傳統(tǒng)統(tǒng)的檢檢驗(yàn)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與與AOI需需要升升級(jí)。。③無(wú)無(wú)鉛焊焊點(diǎn)中中氣孔孔較多多，尤尤其有有鉛焊焊端與與無(wú)鉛鉛焊料料混用用時(shí)，，焊端端（球球）上上的有有鉛焊焊料先先熔，，覆蓋蓋焊盤(pán)盤(pán)，助助焊劑劑排不不出去去，造造成氣氣孔。。但氣氣孔不不影響響機(jī)械械強(qiáng)度度。④缺缺陷多多———由于于浸潤(rùn)潤(rùn)性差差，使使自定定位效效應(yīng)減減弱。。浸潤(rùn)性性差，，要求求助焊焊劑活活性高高。無(wú)鉛再流焊焊焊點(diǎn)無(wú)鉛波峰焊焊焊點(diǎn)插裝孔孔中焊焊料填填充不不充分分熱撕裂裂或收收縮孔孔無(wú)鉛焊焊接常常見(jiàn)缺缺陷無(wú)鉛焊焊點(diǎn)潤(rùn)潤(rùn)濕性性差———要要說(shuō)服服客戶(hù)戶(hù)理解解。氣孔多多外觀(guān)粗粗糙潤(rùn)濕角角大沒(méi)有半半月形形無(wú)鉛焊焊點(diǎn)評(píng)評(píng)判標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)IPC-A-610DLeadFreeInspectionLeadFreeSolderPasteGrainySurface表面粗粗糙LeadedSolderPasteSmooth&ShinySurface表面光光滑、、光亮亮WettingisReducedwithLeadFreeStandardEutecticSolderJointLeadFreeSolderJointTypicalGoodWettingVisibleFillet潤(rùn)濕好好ReducedWettingNoVisibleFillet潤(rùn)濕減減少三．無(wú)無(wú)鉛焊焊接對(duì)對(duì)焊接接設(shè)備備的要要求（1））無(wú)鉛鉛焊接接對(duì)再再流焊焊設(shè)備備的要要求（2））無(wú)鉛鉛焊接接對(duì)波波峰焊焊設(shè)備備的要要求（3））無(wú)鉛鉛焊接接對(duì)返返修設(shè)設(shè)備的的要求求（1））無(wú)鉛鉛焊接接對(duì)再再流焊焊設(shè)備備的要要求①耐耐350℃℃以上上高溫溫，抗抗腐蝕蝕。②設(shè)設(shè)備備橫向向溫度度均勻勻，橫橫向溫溫差＜＜±2℃，，必要要時(shí)對(duì)對(duì)導(dǎo)軌軌加熱熱或采采用特特殊材材料的的導(dǎo)軌軌。③升升溫溫、預(yù)預(yù)熱區(qū)區(qū)長(zhǎng)度度要加加長(zhǎng)，，滿(mǎn)足足緩慢慢升溫溫的要要求。。④要要求有有兩個(gè)個(gè)回流流加熱熱區(qū)或或提高高加熱熱效率率。⑤增加加冷卻卻裝置置，使使焊點(diǎn)點(diǎn)快速降降溫。。⑥對(duì)于于大尺尺寸的的PCB需要增增加中中間支支撐。。⑦增加加助焊焊劑回回收裝裝置，，減少少對(duì)設(shè)設(shè)備和和環(huán)境境的污污染。。無(wú)鉛再再流焊焊設(shè)備備是否否一定定要求求8溫區(qū)區(qū)、10溫溫區(qū)？？要對(duì)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)設(shè)備進(jìn)進(jìn)行分分析，，做工藝藝試驗(yàn)驗(yàn)、可可靠性性分析析或認(rèn)證，只要溫溫度曲曲線(xiàn)和和可靠靠性滿(mǎn)滿(mǎn)足無(wú)無(wú)鉛要要求、、就可可以使使用。。對(duì)無(wú)鉛鉛再流流焊設(shè)設(shè)備的的主要要要求求：緩慢升升溫助焊劑劑活化化區(qū)快快速升升溫，，要求求回流流區(qū)熱熱效率率高，，能夠夠快速速升到到回流流溫度度?？焖倮淅鋮s（2））無(wú)鉛鉛焊接接對(duì)波波峰焊焊設(shè)備備的要要求①耐耐高高溫，，抗腐腐蝕，，采用鈦鈦合金金鋼Sn鍋鍋、或或在鍋鍋內(nèi)壁壁鍍防防護(hù)層層。并要求Sn鍋鍋溫度度均勻勻，＜±2℃℃。②預(yù)預(yù)熱區(qū)區(qū)長(zhǎng)度度要加加長(zhǎng)，，滿(mǎn)足足緩慢慢升溫溫的要要求。。預(yù)熱區(qū)區(qū)采用用熱風(fēng)風(fēng)加熱熱器或或通風(fēng)風(fēng)，有有利于于水汽汽揮發(fā)發(fā)。④增加中中間支支撐，，預(yù)防防高溫溫引起起PCB變形。。⑤增增加冷冷卻裝裝置，，使焊焊點(diǎn)快速降溫。。⑥充N(xiāo)2可以減少焊焊渣的形成成。⑦增加助助焊劑回收收裝置，減減少對(duì)設(shè)備備和環(huán)境的的污染。（3）無(wú)鉛鉛焊接對(duì)返返修設(shè)備的的要求①耐耐高溫，，抗腐蝕蝕。②提高高加熱效效率。③增加加底部預(yù)預(yù)熱面積積和預(yù)熱熱溫度，，盡量使使PCB溫度均均勻。④增加中間間支撐，，預(yù)防高高溫引起起PCB變形。四．無(wú)鉛產(chǎn)品品設(shè)計(jì)及及工藝控控制（1）無(wú)無(wú)鉛產(chǎn)品品工藝設(shè)設(shè)計(jì)（2）無(wú)無(wú)鉛產(chǎn)品品PCB設(shè)計(jì)（3）印印刷工藝藝（4）貼貼裝（5）再再流焊（6）波波峰焊（7）檢檢測(cè)（8）關(guān)關(guān)于無(wú)鉛鉛返修（9）無(wú)鉛清洗1.無(wú)無(wú)鉛產(chǎn)品品工藝設(shè)設(shè)計(jì)首先要確確定組裝裝方式及及工藝流流程組裝質(zhì)量量生產(chǎn)效率率制造成本本組裝方式式與工藝藝流程設(shè)設(shè)計(jì)合理理與否，，直接影影響：組裝方式式與工藝藝流程設(shè)設(shè)計(jì)原則則：選擇最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、質(zhì)質(zhì)量最優(yōu)優(yōu)秀的工工藝選擇自動(dòng)動(dòng)化程度度最高、、勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度最小小的工藝藝工藝流程程路線(xiàn)最最短工藝材料料的種類(lèi)類(lèi)最少選擇加工工成本最最低的工工藝無(wú)鉛工藝藝流程設(shè)設(shè)計(jì)盡量采用用再流焊焊方式（不采用用或少采采用波峰峰焊、手手工焊工工藝）通孔元件件再流焊焊工藝（適用于于少量通通孔插裝裝元件（（THC）時(shí)））選擇性波波峰焊機(jī)機(jī)是無(wú)鉛鉛波峰焊焊的良好好選擇（適用于于高可靠靠、及無(wú)無(wú)鉛）一些單面面板以及及通孔元元件非常常多的情情況，還還是需要要采用傳傳統(tǒng)波峰峰焊工藝藝。（適用于于消費(fèi)類(lèi)類(lèi)產(chǎn)品））通孔元件件再流焊焊工藝三種選擇擇性波峰峰焊工藝藝1、掩膜膜板波峰峰焊，為為每種PCB設(shè)設(shè)計(jì)專(zhuān)用用掩膜板板，保護(hù)護(hù)已焊好好的表面面貼裝器器件（此此方式不不需要買(mǎi)買(mǎi)專(zhuān)用設(shè)設(shè)備）2、拖焊焊工藝：：在單個(gè)個(gè)小焊嘴嘴焊錫波波上拖焊焊。適用用于少量量焊點(diǎn)及及單排引引腳。3、浸焊焊工藝：：機(jī)械臂臂攜帶待待焊PCB浸入入固定位位置焊嘴嘴組的焊焊錫波上上（多焊焊錫波））。浸入入選擇焊焊系統(tǒng)有有多個(gè)焊焊錫嘴，，與PCB待焊焊點(diǎn)是一一對(duì)一設(shè)設(shè)計(jì)的。因而對(duì)不不同的PCB需需制作專(zhuān)專(zhuān)用的焊焊錫嘴。。選擇性波波峰焊機(jī)機(jī)是無(wú)鉛鉛波峰焊焊的良好好選擇掩膜板選選擇性波波峰焊工工藝掩膜板波波峰焊，，為每種種SMA設(shè)計(jì)專(zhuān)專(zhuān)用掩膜膜板，保保護(hù)已焊焊好的表表面貼裝裝元器件件。（此方式式避免了了對(duì)SMC/SMD的的波峰焊焊）主面輔面工藝流程程B面再流流焊→→A面面再流焊焊→B面掩掩膜波峰峰焊合成石掩掩膜板合成石治治具選擇性波波峰焊機(jī)機(jī)2.無(wú)無(wú)鉛產(chǎn)產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)計(jì)⑴選擇擇無(wú)鉛元元器件⑵選擇擇無(wú)鉛PCB材材料及焊焊盤(pán)涂鍍鍍層⑶選擇擇無(wú)鉛焊焊接材料料（包括括合金和和助焊劑劑）⑷無(wú)鉛鉛產(chǎn)品PCB設(shè)設(shè)計(jì)⑴選擇擇無(wú)鉛元元器件①必須須考慮元元件的耐熱性問(wèn)問(wèn)題（避免高溫－損損傷元器器件的封封裝與內(nèi)內(nèi)部連接接）②必須須考慮焊焊料和元元器件表表面鍍層層材料的相相容性（材料不不相容會(huì)會(huì)影響焊點(diǎn)點(diǎn)連接強(qiáng)強(qiáng)度）③對(duì)濕度敏感感器件(MSD)的管管理和控控制措施施（高溫?fù)p傷濕敏器件件）選擇無(wú)鉛鉛元器件件考慮因因素：對(duì)無(wú)鉛元元件的要要求：耐耐高溫和和無(wú)鉛化化①無(wú)鉛鉛元件耐耐熱性要要求IPC/JEDECJ-STD-020C對(duì)于于薄型小小體積元元器件而而言，新新標(biāo)準(zhǔn)要要求其耐耐熱溫度度要高達(dá)達(dá)260℃②焊焊料料和和元元器器件件表表面面鍍鍍層層材材料料的的相相容容性性無(wú)鉛鉛元元器器件件焊焊端端鍍鍍層層材材料料的的種種類(lèi)類(lèi)最最多多最最復(fù)復(fù)雜雜可能能會(huì)會(huì)存存在在某某些些失失配配現(xiàn)現(xiàn)象象，，造造成成可可靠靠性性問(wèn)問(wèn)題題例如如：：Bi在在凝凝固固過(guò)過(guò)程程中中會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生偏偏析析，，在在焊焊區(qū)區(qū)底底部部形形成成低低溶溶點(diǎn)點(diǎn)相相。。導(dǎo)導(dǎo)致致焊焊縫縫浮浮起起，，也也稱(chēng)稱(chēng)為為焊焊點(diǎn)點(diǎn)剝剝離離現(xiàn)現(xiàn)象象（Fillet-Lifting））無(wú)鉛鉛元元件件焊焊端端鍍鍍層層SnNi-AuNi-Pd-AuSn-Ag-CuSn-CuSn-Bi等等③對(duì)對(duì)濕濕度度敏敏感感器器件件(MSD)的的管管理理和和控控制制措措施施(在在““無(wú)鉛鉛生生產(chǎn)產(chǎn)物物料料管管理理””中中詳詳細(xì)細(xì)介介紹紹)無(wú)鉛鉛焊焊接接溫溫度度高高，，潮潮濕濕敏敏感感元元器器件件由由于于高高溫溫而而失失效效的的幾幾率率非非常常高高，，因因此此在在無(wú)無(wú)鉛鉛工工藝藝中中要要特特別別注注意意對(duì)對(duì)濕濕度度敏敏感感器器件件(MSD)的的管管理理并并采采取取有有效效措措施施。。例如如：：設(shè)計(jì)計(jì)在在明明細(xì)細(xì)表表中中應(yīng)應(yīng)注注明明元元件件潮潮濕濕敏敏感感度度；；工藝藝要要對(duì)對(duì)濕濕敏敏元元件件做做時(shí)時(shí)間間控控制制標(biāo)標(biāo)簽簽，，做做到到受控控管管理理；對(duì)已已受受潮潮元元件件進(jìn)進(jìn)行行去去潮潮處處理理。。⑵選選擇擇無(wú)無(wú)鉛鉛PCB材材料料及及焊焊盤(pán)盤(pán)涂涂鍍鍍層層無(wú)鉛鉛對(duì)對(duì)PCB材材料料的的要要求求如何何選選擇擇無(wú)無(wú)鉛鉛PCB材材料料如何何選選擇擇無(wú)無(wú)鉛鉛PCB焊焊盤(pán)盤(pán)涂涂鍍鍍層層①無(wú)鉛鉛對(duì)對(duì)PCB材材料料的的要要求求無(wú)鉛鉛工工藝藝要要求求高高玻玻璃璃化化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變溫溫度度ＴＴg（（150～～170℃℃））要求求低低熱熱膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)CTE(徑徑向向、、緯緯向向尺尺寸寸變變化化））穩(wěn)穩(wěn)定定性性好好要求求高高的的PCB分分解解溫溫度度ＴＴd（（340℃℃）高耐耐熱熱性性：：T288（耐耐288℃℃的的高高溫溫剝剝離離強(qiáng)強(qiáng)度度，，不不分分層層））PCB吸吸水水率率小?。ǎ≒CB吸吸潮潮也也會(huì)會(huì)造造成成焊焊接接缺缺陷陷））低成成本本②如如何何選選擇擇無(wú)無(wú)鉛鉛PCB材材料料根據(jù)據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品品的的功功能能、、性性能能指指標(biāo)標(biāo)以以及及產(chǎn)產(chǎn)品品的的檔檔次次選選擇擇PCB；；對(duì)于于一般的的無(wú)無(wú)鉛鉛電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品采用用FR4環(huán)環(huán)氧氧玻玻璃璃纖纖維維基基板板；；復(fù)雜雜的的無(wú)無(wú)鉛鉛電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品可選選擇擇高高Tg（（150～～170℃℃））的的FR-4；；高可可靠靠及厚板板采用用FR-5；；考慮低成本的無(wú)鉛電子產(chǎn)產(chǎn)品可選擇CEM-1和和CEM-3；對(duì)于使用環(huán)境境溫度較高或或撓性電路板采用聚酰亞胺胺玻璃纖維基基板；對(duì)于散熱要求高的高可靠電電路板采用金金屬基板；對(duì)于高頻電路則需要采用聚聚四氟乙烯玻玻璃纖維基板板。③如何選擇擇無(wú)鉛PCB焊盤(pán)涂鍍層層主要考慮因素素：PCB焊盤(pán)涂涂鍍層與焊料料的相容性PCB焊盤(pán)涂涂鍍層與工藝藝的相容性(a)無(wú)鉛鉛焊料合金熱熱風(fēng)整平（HASL）(b)ENIG（Ni/Au）(c)浸銀銀工藝（I－－Ag）(d)浸錫錫（I－Sn）(e)OSP無(wú)鉛PCB焊焊盤(pán)涂鍍層種種類(lèi)：(a)用非非鉛金屬或無(wú)無(wú)鉛焊料合金金

取代Sn/Pb熱風(fēng)風(fēng)整平（HASL）熱風(fēng)整平需要熱熔，通通過(guò)熱風(fēng)整平平涂覆在焊盤(pán)盤(pán)上，保護(hù)焊焊盤(pán)，可焊性好，鍍層厚度為為7～11μμm；HASL焊料料的厚度和焊焊盤(pán)的平整度（園頂頂形）很難控控制，很難貼裝窄窄間距元件。。無(wú)鉛HASL：即用非鉛金屬屬或無(wú)鉛焊料料合金取代Pb-Sn。。(b)化學(xué)學(xué)鍍Ni和浸浸鍍金（ENIG）化學(xué)鍍Ni和和浸鍍金（ENIG）具具有良好的可可焊性，用于于印制插頭（（金手指）、、觸摸屏開(kāi)關(guān)關(guān)處。Ni作為隔離離層和可焊的的鍍層，要求求厚度≥3um；Au是Ni的的保護(hù)層，，Au能與焊焊料中的Sn形成金錫間間共價(jià)化合物物（AuSn4），在焊點(diǎn)中中金的含量超超過(guò)3%會(huì)使使焊點(diǎn)變脆，，過(guò)多的Au原子替代Ni原子，因因?yàn)樘嗟腁u溶解到焊焊點(diǎn)里（無(wú)論論是Sn-Pb還是Sn-Ag-Cu）都將引引起“金脆”。所以一定要要限定Au層層的厚度，用用于焊接的Au層厚度≤≤1μm(ENIG：：0.05～0.3μμm)；如果鍍鎳工藝藝控制不穩(wěn)定定，會(huì)造成“黑焊盤(pán)”現(xiàn)象。“黑焊盤(pán)”問(wèn)題

BlackPadsinENIGfinishes黑焊盤(pán)處手指一推，元元件就會(huì)掉下下來(lái)黑焊盤(pán)是PCB制造廠(chǎng)的的問(wèn)題黑盤(pán)的顯微觀(guān)觀(guān)察黑盤(pán)失效的焊焊盤(pán)表面（放放大5000倍）“黑焊盤(pán)”現(xiàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原原因（1）PCB焊盤(pán)金鍍層層和鎳鍍層結(jié)結(jié)構(gòu)不夠致密密，表面存在在裂縫，空氣氣中的水份容容易進(jìn)入，以以及浸金工藝藝中的酸液容容易殘留在鎳鎳鍍層中。（2）鎳鍍層層磷含量偏高高或偏低，導(dǎo)導(dǎo)致鍍層耐酸酸腐蝕性能差差，易發(fā)生腐腐蝕變色，出出現(xiàn)“黑盤(pán)””現(xiàn)象，使可可焊性變差。。（PH為3～～4較好）（3）鍍鎳后后沒(méi)有將酸性性鍍液清洗干干凈,長(zhǎng)時(shí)間間Ni被酸酸腐蝕。（4）作為可可焊性保護(hù)性性涂覆層的Au層在焊接接時(shí)會(huì)完全溶溶融到焊料中中，而被氧化化或腐蝕的Ni鍍層由于于可焊性差不不能與焊料形形成良好的金金屬間合金層層，最終導(dǎo)致致虛焊、或焊焊點(diǎn)強(qiáng)度不足足使元件從PCB上脫落落。ENIGFinishPad結(jié)構(gòu)示意圖CuFR-4基板NiAu(c)浸浸銀工藝（I－Ag）浸銀工藝（I－Ag）是是目前使用更更多、成本更更低廉的替代代工藝，而且且更為廣泛地地被工業(yè)界接接受。I－Ag的厚厚度約0.1～0.4μm，其其可焊性、ICT可探測(cè)性性、以及接觸觸/開(kāi)關(guān)焊盤(pán)盤(pán)的性能不如如Ni-Au，但對(duì)于大大多數(shù)應(yīng)用卻卻已足夠。對(duì)于I－Ag精確的化學(xué)學(xué)配方、厚度度、表面平整整度、以及銀銀層內(nèi)有機(jī)元元素的分布，，都必須仔細(xì)細(xì)選擇和規(guī)定定，所有的替替代工藝都必必須適用于有有鉛和無(wú)鉛兩兩種工藝。(d)浸浸錫工藝（I－Sn）I-Sn就是是通過(guò)化學(xué)方方法在裸銅表表面沉積一層層錫薄膜。錫錫的沉積厚度度應(yīng)＞1.0μm。I－Sn比較較便宜。其其主要問(wèn)題是是在浸錫過(guò)程程中容易產(chǎn)生生Cu-Sn金屬間化合合物，影響可可焊性；另一一個(gè)問(wèn)題是壽壽命短，新板板的潤(rùn)濕性較較好，但存貯貯一段時(shí)間后后，或經(jīng)過(guò)1次回流后由由于Cu-Sn金金屬間化合物物的不斷增長(zhǎng)長(zhǎng)與高溫氧化，使?jié)櫇裥匝秆杆傧陆悼?，，甚至不能能承受波峰焊焊前的一次再再流焊，因因此工藝性較較差。一般可應(yīng)用在在一次焊接工工藝的消費(fèi)類(lèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。。(e)Cu表面涂覆覆OSPOSP是有機(jī)機(jī)防氧化保護(hù)護(hù)劑。銅鍍層層與OSP配配合使用，可可焊性、導(dǎo)電電性，金屬化化孔內(nèi)鍍銅層層厚度大于25μm。OSP優(yōu)點(diǎn)：：便宜、涂層薄（0.3～0.5μm））、平面性好，，能防止焊盤(pán)盤(pán)氧化有利于于焊接，在焊焊接溫度下自自行分解。缺點(diǎn)：不能回回流很多次，，OSP高高溫失效后引引起Cu表面氧化化，因此雙面板回流工工藝要注意。。另外保存期期短（3個(gè)月月）。（目前前手機(jī)板大多多采用OSP涂層）由于無(wú)鉛焊接接溫度下涂覆覆層容易失效效，因此傳統(tǒng)統(tǒng)的OSP材材料不適于無(wú)無(wú)鉛，需要應(yīng)應(yīng)用適合無(wú)鉛鉛OSP材料料。目前單面板采采用無(wú)鉛OSP基本沒(méi)有有問(wèn)題。第一，要慎重重選擇PCB加工廠(chǎng)；第二，采用氮氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接接；第三，從工藝藝上要控制第第一次與第二二次焊接的時(shí)時(shí)間間隔，一一般控制在4小時(shí)（或2小時(shí)）以?xún)?nèi)內(nèi)，有的采用用兩條生產(chǎn)線(xiàn)線(xiàn)分別進(jìn)行兩兩面加工；第四，還可以以選擇活性高高、可焊性好好的助焊劑來(lái)來(lái)配合。雙面回流，或或一面回流、、一面波峰焊焊時(shí)建議：哪種表面鍍覆覆層最適合無(wú)無(wú)鉛呢？目目前暫時(shí)還沒(méi)沒(méi)有結(jié)論必須根據(jù)實(shí)際際產(chǎn)品需要來(lái)來(lái)選擇。例如如：?jiǎn)蚊鍿MT或或單面波峰焊焊，可使用OSP或浸錫錫；雙面貼裝和混混裝（SMD與通孔插裝裝）的印制電電路板使用浸浸銀；如果使使用的是OSP，在再流流焊和波峰焊焊時(shí)使用氮?dú)鈿饣蛘吒g性性很小的助焊焊劑，可以根根據(jù)產(chǎn)品靈活活掌握，如果果使用ENIG就不需要要使用氮?dú)?。。在選擇表面面鍍覆層時(shí)，，氮?dú)獾氖褂糜谩⒅竸┑牡念?lèi)型和對(duì)成成本的敏感性性，這些都是是重要的因素素?？傊?，選擇無(wú)無(wú)鉛PCB焊焊盤(pán)涂鍍層必必須考慮焊料料、工藝與PCB焊盤(pán)涂涂鍍層的相容容性。⑶選擇無(wú)鉛焊焊接材料（包包括合金和助助焊劑）對(duì)無(wú)鉛焊料合合金的要求無(wú)鉛焊料合金金介紹目前應(yīng)用最多多的無(wú)鉛焊料料合金無(wú)鉛焊料合金金的選擇無(wú)鉛工藝對(duì)助助焊劑的要求求①對(duì)無(wú)鉛鉛焊料合金的的要求合金成份中不不含鉛或其它它對(duì)環(huán)境造成成污染的元素素。合金熔點(diǎn)應(yīng)與與Sn/Pb合金相接近近，在180~230℃℃之間。凝固時(shí)間要短短，有利于形形成良好的焊焊點(diǎn)。具有良好的物物理特性，如如導(dǎo)電性/導(dǎo)導(dǎo)熱性，潤(rùn)濕濕性、表面張張力等。具有良好的化化學(xué)性能，如如耐腐蝕、氧氧化性，殘?jiān)纬伞㈦娺w遷移等。合金的冶金性性能良好，與與銅、銀-鈀鈀、金、42號(hào)合金、鎳鎳等形成優(yōu)良良的焊點(diǎn)。焊焊點(diǎn)的機(jī)械性性能良好。并并要求容易拆拆卸和返修。。焊接過(guò)程中生生成的殘?jiān)偕?。具有可制造性性，容易加工工成焊球、焊焊片、焊條、、焊絲等形式式。成本合理、資資源豐富、便便于回收。②無(wú)鉛焊料料合金介紹無(wú)鉛化的核心心和首要任務(wù)務(wù)是無(wú)鉛焊料。全全球范圍內(nèi)共共研制出100多種無(wú)鉛鉛焊料（焊膏膏33種，波波峰焊棒材62種，絲49種），但但真正公認(rèn)能能用的只有幾幾種。目前最有可能能替代Sn/Pb焊料的的合金材料最有可能替代代Sn/Pb焊料的無(wú)毒毒合金是Sn基合金，以以Sn為主，，添加Ag、、Zn、Cu、Bi、In等金屬元元素，通過(guò)添添加金屬元素素來(lái)改善合金金性能，提高高可焊性、可可靠性。Sn-Ag共共晶晶合合金金Sn-3.5Ag共共晶晶合合金金是是早早期期開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)的的無(wú)無(wú)鉛鉛焊焊料料，，共共晶晶點(diǎn)點(diǎn)221℃℃。。優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：具具有有優(yōu)優(yōu)良良的的機(jī)機(jī)械械性性能能，，拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度，，蠕蠕變變特特性性。。耐耐熱熱老老化化比比Sn-Pb共共晶晶焊焊料料優(yōu)優(yōu)越越。。延延展展性性比比Sn-Pb稍稍差差。。缺點(diǎn)點(diǎn)：：熔熔點(diǎn)點(diǎn)偏偏高高，，潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性差差，，成成本本高高。。Sn-Ag合合金金二二元元相相圖圖Sn-Pb合合金金二二元元相相圖圖在A(yíng)g含含量量75%附附近近有有一一個(gè)個(gè)縱縱長(zhǎng)長(zhǎng)的的Ag3Sn區(qū)區(qū)域域，，此此成成分分和和溫溫度度區(qū)區(qū)域域內(nèi)內(nèi)，，Ag3Sn能能夠夠穩(wěn)穩(wěn)定定地地存存在在。。在A(yíng)g3Sn左左側(cè)側(cè)低低Ag成成分分處處與與Sn-Pb共共晶晶相圖圖相相似似。。在Sn-Pb二二元元合合金金的的情情況況下下，，Sn和和Pb結(jié)結(jié)晶晶彼彼此此都都能能在在某某種種程程度度上上固固溶溶對(duì)對(duì)方方的的元元素素。。Sn-Pb37共共晶晶組組織織Sn-Ag3.5共晶晶組組織織然而而Sn中中幾幾乎乎不不能能固固溶溶Ag。。Sn-Ag3.5形形成成的的合合金金是是由由不不含含Ag的的ββ-Sn和和微微細(xì)細(xì)的的Ag3Sn相相組組成成二元元共共晶晶組組織織。。雖然然Sn-Ag3.5是是共共晶晶合合金金，，但但并并不不是是一一下下子子凝凝固固的的，，而而是是先先形形成成樹(shù)樹(shù)枝枝狀狀ββ-Sn初初晶晶，，然然后后在在其其間間隙隙中中發(fā)發(fā)生生共共晶晶反反應(yīng)應(yīng)最最終終凝凝固固，，形形成成纖纖維維狀狀A(yù)g3Sn。。添加加Ag所所形形成成的的Ag3Sn，，由由于于晶晶粒粒細(xì)細(xì)小小，，對(duì)對(duì)改改善善機(jī)機(jī)械械性性能能有有很很大大貢貢獻(xiàn)獻(xiàn)。。添加加1~2wt%以以上上的的Ag，，屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度和和拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度與與Sn-Pb共共晶晶焊焊錫錫相相同同或或有有超超過(guò)過(guò)。。添加加3wt%以以上上的的Ag，，強(qiáng)強(qiáng)度度顯顯著著比比Sn-Pb共共晶晶焊焊錫錫高高，，但但超過(guò)過(guò)3.5wt%（（過(guò)過(guò)共共晶晶成成分分））后后，，由由于于形形成成粗粗大大的的板板狀狀A(yù)g3Sn初初晶晶，不不僅僅使使拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度相相對(duì)對(duì)降降低低，，而而且且對(duì)對(duì)疲疲勞勞和和沖沖擊擊性性能能也也有有不不良良影影響響。Sn-3.5Ag與與Cu的的焊焊接接界界面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)Sn-Ag-Cu三三元元合合金金Sn-Ag-Cu三三元元合合金金（（熔熔點(diǎn)點(diǎn)216~222℃℃））是是目目前前被被大大家家公公認(rèn)認(rèn)的的適適用用于于再再流流焊焊的的合合金金組組分分。。其中中Ag含含量量在在3.0~4.0wt%（（重重量量百百分分比比））都都是是可可接接受受的的合合金金。。Cu含含量量一一般般在在0.5~0.75wt%范范圍圍內(nèi)內(nèi)。。在Sn-Ag合合金里添添加Cu，能夠夠在維持持Sn-Ag合合金良好好性能的的同時(shí)稍稍微降低低熔點(diǎn)，，而且添添加Cu以后后，能夠夠減少焊焊件中Cu的的溶蝕，，因此逐逐漸成為為國(guó)際上上標(biāo)準(zhǔn)的的無(wú)鉛合合金。Sn-Ag-Cu三元元合金相相圖液態(tài)時(shí)的的成分：：L→Sn+Cu6Sn5+Ag3Sn在平衡狀狀態(tài)凝固固的結(jié)晶晶是很規(guī)規(guī)則的形形狀（冷卻速速度無(wú)限限慢時(shí)））實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)條件下下是非平衡狀狀態(tài)凝固固的結(jié)晶晶SAC合合金凝固固特性導(dǎo)導(dǎo)致無(wú)鉛鉛焊點(diǎn)顆顆粒狀外外觀(guān)非平衡狀狀態(tài)凝固固：Sn先結(jié)結(jié)晶，以以枝晶狀狀（樹(shù)狀狀）出現(xiàn)現(xiàn)，中間間夾Cu6Sn5和Ag3Sn。Sn-Ag-Cu焊點(diǎn)點(diǎn)金相切切片Cu與Ag一樣樣，也是是幾乎不能固溶溶于β-Sn的的元素素Sn-Cu系焊料合合金Sn-0.75Cu為為共晶合合金（熔熔點(diǎn)227℃））用于波波峰焊。。優(yōu)點(diǎn)：Sn-Cu潤(rùn)濕濕性、殘殘?jiān)男涡纬珊涂煽煽啃源未斡赟n-Ag-Cu，而成成本比Sn-Ag-Cu低得得多。缺點(diǎn)：過(guò)過(guò)量Cu會(huì)在焊焊料內(nèi)出出現(xiàn)粗化化結(jié)晶物物，造成成熔融焊焊料的黏黏度增加加，影響響潤(rùn)濕性性和焊點(diǎn)點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度。改善措施施：①添添加0.1%Ag，可可使改善善合金的的延伸率率。②添加微微量Ni可增加加流動(dòng)性性，減少少殘?jiān)苛?。Sn-Cu合金二元元相圖Sn-Cu合金二元元相圖Sn-Cu的液液相線(xiàn)斜斜率大大(比Sn/Pb大十幾幾倍)，，液相溫溫度對(duì)成成分很敏敏感。因此少量成分分變化，，就會(huì)使使熔點(diǎn)偏偏移，造成焊焊接溫度度的變化化。熔點(diǎn)隨成成分變化化而變化化波峰焊時(shí)時(shí)隨著Cu不斷斷增加，，熔點(diǎn)也不不斷提高高。液態(tài)固態(tài)最佳焊接接溫度線(xiàn)線(xiàn)Sn-Pb系焊焊料金相相圖Sn-Zn系焊焊料合金金（僅日本本開(kāi)發(fā)應(yīng)應(yīng)用）Sn-8.8Zn為共晶合合金（熔熔點(diǎn)198.5℃）。。優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)較低低的熔點(diǎn)點(diǎn)，機(jī)械械性能好好，拉伸伸強(qiáng)度比比Sn/Pb共共晶焊料料好，可可拉制成成絲材使使用；具具有良好好的蠕變變特性。。并且價(jià)格比較較便宜。。缺點(diǎn)：是Zn極極易氧化化，潤(rùn)濕濕性和穩(wěn)穩(wěn)定性差差，具有有腐蝕性性。通常添加加3%左左右Bi來(lái)改善善潤(rùn)濕性性，但不能添添加過(guò)多多的Bi，因因?yàn)锽i不僅僅會(huì)降低低液相線(xiàn)線(xiàn)溫度，，還會(huì)使使合金變變硬。Sn-Zn合金金二元晶晶相圖Sn-Bi系焊焊料合金金Sn-57Bi為共晶合合金（熔熔點(diǎn)139℃））。Sn-Bi系焊料是是以Sn-Ag(Cu)系合合金為基基體，添添加適量量的Bi組成的的合金焊焊料。優(yōu)點(diǎn)：降降低了熔熔點(diǎn)，與與Sn/Pb共共晶焊料料相近；；蠕變特特性好，，增大了了合金的的拉伸強(qiáng)強(qiáng)度。缺點(diǎn)：延延展性變變壞，變變得硬而而脆，加加工性差差，不能能加工成成線(xiàn)材使使用。Sn-Bi合合金二元元相圖Sn-In和Sn-Sb系合合金Sn-In系合合金熔點(diǎn)點(diǎn)低，蠕蠕變性差差，In極易氧氧化，且且In在在地球上上的儲(chǔ)量量稀少、、成本太太高；Sn-Sb系合合金潤(rùn)濕濕性差，，Sb還還稍有毒毒性。這兩種合合金體系系開(kāi)發(fā)和和應(yīng)用較較少。③目前前應(yīng)用最最多的無(wú)無(wú)鉛焊料料合金目前應(yīng)用用最多的的用于再再流焊的的無(wú)鉛焊焊料是三三元共晶晶或近共共晶形式式的Sn-Ag-Cu焊料。。Sn(3~4)wt%Ag(0.5~0.7)wt%Cu是是可接受受的范圍圍，其熔熔點(diǎn)為217℃℃左右。。美國(guó)采用Sn3.9Agwt%0.6wt%Cu無(wú)鉛合金金歐洲采用Sn3.8Agwt%0.7wt%Cu無(wú)鉛合金金日本采用Sn3.0Agwt%0.5wt%Cu無(wú)鉛合金金Sn-0.7Cu-Ni焊料料合金用用于波峰峰焊。其熔點(diǎn)為為227℃。手工電烙烙鐵焊大大多采用用Sn-Cu、、Sn-Ag或或Sn-Ag-Cu焊焊料。④無(wú)鉛鉛焊料合合金的選選擇合金組分分決定：：焊料的熔熔點(diǎn)（焊焊接溫度度）焊點(diǎn)的電電氣性能能和機(jī)械械強(qiáng)度焊料的成成本無(wú)鉛合金金的選擇擇要根據(jù)據(jù)產(chǎn)品的的應(yīng)用環(huán)境境、可靠靠性要求求、成本本、工藝藝等方面因因素綜合考慮慮。(a)合合金材材料與元元器件的的相容性性選擇無(wú)鉛鉛合金材材料時(shí)必必須考慮慮元件的的耐熱性性問(wèn)題還要考慮慮焊料合合金和元元器件表表面鍍層層材料的的相容性性(b)合合金材料料與工藝藝的相容容性再流焊工工藝中，，組裝板板上所有有的元器器件都要要經(jīng)受再再流焊爐爐比較長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間的的高溫考考驗(yàn)，因因此希望望再流焊焊峰值溫溫度不要要太高，，相對(duì)而而言Sn-Ag-Cu的熔點(diǎn)點(diǎn)比Sn-Cu低一些些，因此此再流焊焊大多選選擇Sn-Ag-Cu焊料；；波峰焊工工藝中，，通孔元元件的元元件體在在PCB傳輸導(dǎo)導(dǎo)軌上方方，元件件體溫度度不會(huì)超超過(guò)焊料料的熔點(diǎn)點(diǎn)，波峰峰焊可以以采用Sn-Ag-Cu和Sn-0.7Cu、、或Sn-0.7Cu-0.05Ni焊料料合金；；手工焊大大多采用用Sn-Ag-Cu、、Sn-Ag、、Sn-Cu焊焊料。(c)合合金材料料的熔點(diǎn)點(diǎn)與電子子設(shè)備工工作溫度度的相容容性常用無(wú)鉛鉛焊料合合金的熔熔點(diǎn)與應(yīng)應(yīng)用焊接方式合金成份（wt%）熔點(diǎn)（oC）應(yīng)用再流焊Sn-3.0Ag-0.5CuSn-3.5Ag-0.7Cu216～220通信設(shè)備、電力、汽車(chē)電子、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療等Sn-3.5Ag221軍工、高可靠領(lǐng)域Sn-58Bi139低溫焊料用于DVD、VCD等波峰焊Sn-0.7CuSn-0.7Cu-0.05Ni227消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品Sn-3.0Ag-0.5CuSn-3.0Ag-0.7Cu216～220通信設(shè)備、電力、等較高要求的產(chǎn)品手工焊接與返修Sn-3.0Ag-0.5CuSn-3.5Ag-0.7Cu216～220通信設(shè)備、電力、汽車(chē)電子、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療等Sn-3.5Ag221軍工、高可靠領(lǐng)域Sn-0.7Cu-0.05Ni227消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品(d)對(duì)對(duì)于高可可靠、對(duì)對(duì)人身安安全有保保障要求求的產(chǎn)品品應(yīng)選擇擇高性能能合金建議選擇擇Sn-3.5Ag二元共共晶合金金。Sn-3.5Ag合合金已在在某些高高可靠電電子領(lǐng)域域應(yīng)用了了很長(zhǎng)的的時(shí)間，，已經(jīng)完完成了大大量測(cè)試試，并且且已被高高可靠領(lǐng)領(lǐng)域廣泛泛接受。。例如福特特汽車(chē)、、摩托羅羅拉等公公司對(duì)使使用Sn-3.5Ag合金的的測(cè)試板板進(jìn)行了了熱循環(huán)環(huán)試驗(yàn)(-40℃～140℃℃)和全全面熱疲疲勞測(cè)試試研究，，測(cè)試結(jié)結(jié)果顯示示Sn-3.5Ag合金的的可靠性性與Sn-37Pb共共晶合金金相差無(wú)無(wú)幾甚至至更好。。Sn-3.5Ag回回流流焊焊溫溫度度比比Sn-37Pb高高20～～30℃℃，，目目前前無(wú)無(wú)鉛鉛元元器器件件的的耐耐高高溫溫也也已已經(jīng)經(jīng)提提高高到到250～～260℃℃了了。。(e)考考慮慮成成本本目前前所所有有的的無(wú)無(wú)鉛鉛合合金金成成本本都都比比Sn-37Pb高高出出35%以以上上。。無(wú)鉛鉛焊焊膏膏也也比比Sn-Pb焊焊膏膏貴貴一一些些，，但但還還不不那那么么敏敏感感；；無(wú)鉛鉛波波峰峰焊焊和和手手工工焊焊用用的的焊焊錫錫條條和和焊焊錫錫絲絲的的合合金金成成本本相相當(dāng)當(dāng)高高，，尤尤其其是是無(wú)無(wú)鉛鉛波波峰峰焊焊用用的的焊焊錫錫條條成成本本更更高高。。因因此此盡盡管管Sn-Ag-Cu合合金金的的機(jī)機(jī)械械性性能能和和工工藝藝性性都都比比Sn-Cu合合金金優(yōu)優(yōu)越越，，但但考考慮慮成成本本，，一一些些低低附附加加值值的的消消費(fèi)費(fèi)類(lèi)類(lèi)電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品，，一一般般都都盡盡量量選選擇擇較較低低成成本本的的Sn-Cu合合金金。。但但是是對(duì)對(duì)有有較較高高要要求求電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品的的波波峰峰焊焊工工藝藝還還是是需需要要選選擇擇Sn-Ag-Cu合合金金。。目前前已已有有低Ag的Sn-Ag-Cu替替代代用用于于波波峰峰焊焊的的Sn3Ag0.5Cu焊焊料料。。成本本是是制制造造商商考考慮慮選選擇擇無(wú)無(wú)鉛鉛合合金金的的重重要要條條件件之之一一⑤無(wú)無(wú)鉛鉛工工藝藝對(duì)對(duì)助助焊焊劑劑的的要要求求(a)焊焊劑劑與與合合金金表表面面之之間間有有化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)，，因因此此不不同同合合金金成成分分要要選選擇擇不不同同的的助助焊焊劑劑。。(b)由由于于無(wú)無(wú)Pb合合金金的的浸浸潤(rùn)潤(rùn)性性差差，，要要求求助助焊焊劑劑活活性性高高。。(c)提提高高助助焊焊劑劑的的活活化化溫溫度度，，要要適適應(yīng)應(yīng)無(wú)無(wú)鉛鉛高高焊焊接接溫溫度度，，適適應(yīng)應(yīng)無(wú)無(wú)VOC，，一一般般采采用用““水水基基””溶溶劑劑助助焊焊劑劑。(d)焊焊后后殘殘留留物物少少，，并并且且無(wú)無(wú)腐腐蝕蝕性性，，滿(mǎn)滿(mǎn)足足ICT探探針針能能力力和和電電遷遷移移。。印刷刷性性、、可可焊焊性性的的關(guān)關(guān)鍵鍵在在于于助助焊焊劑劑確定定了了無(wú)無(wú)Pb合合金金后后，，關(guān)關(guān)鍵鍵在在于于助助焊焊劑劑。。例例如如有有8家家公公司司給給Motorola提提供供無(wú)無(wú)Pb焊焊膏膏進(jìn)進(jìn)行行試試驗(yàn)驗(yàn)，，有有的的電電阻阻、、電電容容移移位位比比較較多多；；潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性好好的的焊焊膏膏，，焊焊后后不不立立碑碑。。印刷刷性性要要求求間間隔隔1個(gè)個(gè)小小時(shí)時(shí)印印刷刷質(zhì)質(zhì)量量不不變變化化。。要測(cè)測(cè)1~8小小時(shí)時(shí)的的黏黏度度變變化化。。無(wú)鉛鉛焊焊劑劑必必須須專(zhuān)專(zhuān)門(mén)門(mén)配配制制免清清洗洗Sn-Pb焊焊膏膏已已經(jīng)經(jīng)使使用用了了多多年年，，而而且且已已是是成成熟熟的的技技術(shù)術(shù)。。早早期期無(wú)無(wú)鉛鉛焊焊膏膏的的做做法法是是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地地將將Pb-Sn焊焊料料免免清清洗洗焊焊劑劑和和無(wú)無(wú)鉛鉛合合金金混混合合，，結(jié)結(jié)果果很很糟糟糕糕。。焊焊膏膏中中助助焊焊劑劑和和焊焊料料合合金金間間的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)影影響響了了焊焊膏膏的的流流變變特特性性（（對(duì)對(duì)印印刷刷性性能能至至關(guān)關(guān)重重要要））。。因因此此無(wú)無(wú)鉛鉛焊焊劑劑必必須須專(zhuān)專(zhuān)門(mén)門(mén)配配制制。。同樣，波峰焊焊中無(wú)VOC免清洗焊劑劑也需要特殊殊配制。無(wú)鉛焊膏和波波峰焊的水溶溶性焊劑對(duì)某某些產(chǎn)品也是是需要的。⑷無(wú)鉛產(chǎn)品品PCB設(shè)計(jì)計(jì)提倡為環(huán)保設(shè)設(shè)計(jì)，需要考考慮WEEE在選材、制制造、使用、、回收成本等等方面因素，，但到目前為為止還沒(méi)有對(duì)無(wú)鉛鉛PCB焊盤(pán)盤(pán)設(shè)計(jì)提出特特殊要求，沒(méi)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。有一種說(shuō)法值得討論：由于浸潤(rùn)性性（鋪展性））差，無(wú)鉛焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)可以以比有鉛小一一些。還有一種說(shuō)法法：無(wú)鉛焊盤(pán)設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)比有鉛鉛大一些。業(yè)界較一致的的看法：（a）為了減小焊接接過(guò)程中PCB表面△t，應(yīng)仔細(xì)考慮散散熱設(shè)計(jì)，例如均勻的元器件分布、、銅箔分布，，優(yōu)化PCB板的布局。盡量使印制板板上△t達(dá)到最小值值。（b）橢圓形形焊盤(pán)可減少少焊后焊盤(pán)露露銅現(xiàn)象。過(guò)度階段BGA、CSP采用“SMD”焊盤(pán)設(shè)設(shè)計(jì)減少“孔洞”SMDNSMDSMD(soldermaskdefined)NSMDnon-soldermaskdefined）有利于排氣不有利于排氣氣（c）BGA、CSP采用SMD焊盤(pán)設(shè)計(jì)計(jì)有利于排氣氣。（d）過(guò)渡階階段雙面焊（（A面再流焊焊，B面波峰峰焊）時(shí)，A面的大元元件也可采用用SMD焊盤(pán)盤(pán)設(shè)計(jì)，可減減輕焊點(diǎn)剝離離現(xiàn)象。（e）為了減減少氣孔，BGA、CSP焊盤(pán)盤(pán)上的過(guò)孔應(yīng)應(yīng)采用盲孔技技術(shù)，并要求求與焊盤(pán)表面面齊平。（f）無(wú)鉛波峰焊（通孔孔元件）焊盤(pán)盤(pán)設(shè)計(jì)措施在嚴(yán)格按照波波峰焊工藝中中介紹的焊盤(pán)盤(pán)設(shè)計(jì)要求外外，還可以采采取以下措施施：采用SMD焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)，可可減輕焊點(diǎn)剝剝離現(xiàn)象通孔直徑=引腳直徑徑+0.5mm(有有鉛0.2～0.4mm)，增加通孔孔直徑有利于于助焊劑滲入入通孔，改改善通孔中焊焊料填充率設(shè)計(jì)時(shí)盡量使使阻焊膜遠(yuǎn)離離焊點(diǎn)，可以以減少錫珠采用高質(zhì)量或或亞光型阻焊焊膜減少錫珠珠粘連的機(jī)會(huì)會(huì)（g）選擇性性波峰焊焊盤(pán)盤(pán)設(shè)計(jì)措施焊點(diǎn)周?chē)拈g間隙單波焊接：進(jìn)進(jìn)板方向尾部部留5mm空空間，其余三三邊留2mm空間多噴嘴浸焊：：焊點(diǎn)與周邊邊器件或不需需要焊接的焊焊點(diǎn)之間至少少保持2mm間距選擇性波峰焊焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)措措施周邊SMD器器件的長(zhǎng)軸應(yīng)應(yīng)垂直于焊接接方向，這種種設(shè)計(jì)可以避避免這些已經(jīng)經(jīng)完成回流焊焊接器件不會(huì)會(huì)被沖掉3.印刷刷工藝、模板板設(shè)計(jì)無(wú)鉛焊膏的選選擇、評(píng)估、、與管理模板設(shè)計(jì)印刷工藝參數(shù)數(shù)⑴無(wú)鉛焊膏膏的選擇、評(píng)評(píng)估、與管理理（a）無(wú)鉛焊焊膏與有鉛焊焊膏一樣，生生產(chǎn)廠(chǎng)家、規(guī)規(guī)格很多。即即便是同一廠(chǎng)廠(chǎng)家，也有合合金成分、顆顆粒度、黏度度、免清洗、、溶劑清洗、、水清洗等方方面的差別。。主要根據(jù)電電子產(chǎn)品來(lái)選選擇。例如盡盡量選擇與元元件焊端一致致的合金成分分。（b）應(yīng)多選擇幾家公公司的焊膏做做工藝試驗(yàn)，對(duì)印刷性、、脫膜性、觸觸變性、粘結(jié)結(jié)性、潤(rùn)濕性性以及焊點(diǎn)缺缺陷、殘留物物等做比較和評(píng)估，有條件的企業(yè)業(yè)可對(duì)焊膏進(jìn)進(jìn)行認(rèn)證和測(cè)測(cè)試。有高品質(zhì)要求求的產(chǎn)品必須須對(duì)焊點(diǎn)做可可靠性認(rèn)證。（c）由于潤(rùn)濕性差差，因此無(wú)鉛焊膏的管管理比有鉛更更加嚴(yán)格。⑵模板設(shè)計(jì)計(jì)模板設(shè)計(jì)屬于于SMT可制制造性設(shè)計(jì)的的重要內(nèi)容之之一1998年IPC為模板板設(shè)計(jì)制訂了了IPC7525（模板設(shè)計(jì)指指南），2004年修訂訂為A版。IPC7525A標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)主要包含名名詞與定義、、參考資料、、模板設(shè)計(jì)、、模板制造、、模板安裝、、文件處理/編輯和模板板訂購(gòu)、模板板檢查/確認(rèn)認(rèn)、模板清洗洗、和模板壽壽命等內(nèi)容。。模板厚度設(shè)計(jì)計(jì)模板印刷是接接觸印刷，模模板厚度是決決定焊膏量的的關(guān)鍵參數(shù)。。模板厚度應(yīng)根根據(jù)印制板組組裝密度、元元器件大小、、引腳（或焊焊球）之間的的間距進(jìn)行確確定。通常使用0.1mm～0.3mm厚厚度的鋼片。。高密度組裝裝時(shí)，可選擇擇0.1mm以下厚度。。模板開(kāi)口設(shè)計(jì)計(jì)最基本的要要求研究證明：面積比＞0.66，焊膏膏釋放體積百百分比＞80%面積比＜0.5，焊膏釋釋放體積百分分比＜60%寬厚比＝開(kāi)口口寬度(W)/模板厚度度(T)面積比＝開(kāi)口口面積/孔壁壁面積矩形開(kāi)口的寬寬厚比/面積積比：寬厚比：W/T＞1.5（無(wú)鉛＞1.6）面積比：L××W/2(L+W)×T＞0.66（無(wú)鉛＞0.71）影響焊膏脫膜膜能力的三個(gè)個(gè)因素開(kāi)孔尺寸[寬寬(W)和長(zhǎng)長(zhǎng)(L)]與與模板厚度(T)決定焊焊膏的體積理想的情況下下，焊膏從孔壁壁釋放（脫膜膜）后，在焊焊盤(pán)上形成完完整的錫磚（（焊膏圖形））面積比/寬厚厚比、開(kāi)孔側(cè)側(cè)壁的幾何形形狀、和孔壁壁的光潔度無(wú)鉛工藝的模模板設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素素（無(wú)鉛焊膏和和有鉛焊膏在在物理特性上上的區(qū)別）無(wú)鉛焊膏的浸浸潤(rùn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低低于有鉛焊焊膏；無(wú)鉛焊膏的助助焊劑含量通通常要高于有有鉛焊膏，無(wú)無(wú)鉛合金的比比重較低；由于缺少鉛的的潤(rùn)滑作用，，焊膏印刷時(shí)時(shí)填充性和脫脫膜性較差。。無(wú)鉛工藝的模模板設(shè)計(jì)IPC-7525A“StencilDesignGuidelines””標(biāo)準(zhǔn)為無(wú)鉛鉛工藝提供相相關(guān)建議。作作為通用的設(shè)設(shè)計(jì)指南，絲絲網(wǎng)開(kāi)口尺寸將與與PCB焊盤(pán)盤(pán)的尺寸相當(dāng)當(dāng)接近，這是為了保證證在焊接后整整個(gè)焊盤(pán)擁有有完整的焊錫錫。弧形的邊角設(shè)設(shè)計(jì)也是可以以接受的一種種，因?yàn)橄鄬?duì)于直直角的設(shè)計(jì)，，弧形的邊角更更容易解決焊焊膏粘連的問(wèn)問(wèn)題。無(wú)鉛模板開(kāi)口口設(shè)計(jì)開(kāi)口設(shè)計(jì)比有有鉛大，焊膏膏盡可能完全全覆蓋焊盤(pán)①對(duì)于Pitch>0.5mm的器器件一般采取1:1.02~1:1.1的的開(kāi)口，并且且適當(dāng)增大模模板厚度。②對(duì)于Pitch≤0.5mm的器器件通常采用1:1開(kāi)口，原原則上至少不不用縮?、蹖?duì)于0402的器件通常采用1:1開(kāi)口，為為防止元件底底部錫絲、墓墓碑、回流時(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象象，可將焊盤(pán)開(kāi)口內(nèi)內(nèi)側(cè)修改成弓弓形或圓弧形形；印焊膏模板開(kāi)開(kāi)口特殊修改改方案Chip元件件開(kāi)口修改方方案IC開(kāi)口修改改方案舉例1：0402CHIPC、R、L設(shè)計(jì)值X1:1Y≤20mil做20mil＞20mil做1:1G16mil(0.4mm)備注四角倒3mil(0.075mm)圓設(shè)計(jì)值X≤22mil做22mil＞22mil做1:1Y1:1G以?xún)?nèi)切方式做16mil(0.4mm)備注四角倒4mil(0.1mm)圓舉例2：功功率晶體管小型功率晶體管X1：1Y1：1引腳做橢圓X1、Y1約200mil,二道架橋10~12mil小型功率晶體管X1：1Y1：1引腳做橢圓X1、Y1約400mil,開(kāi)口三道架橋10~12mil舉例3：IC、QFP、排阻等器器件PitchXY0.4mm7.5mil外側(cè)放大4mil（0.1mm）0.5mm9.5mil外側(cè)放大4mil（0.1mm）0.65mm12mil外側(cè)放大4mil（0.1mm）0.8mm18mil1：1開(kāi)口1.0mm22mil1：11.27mm30mil1：1備注所有IC，QFP均做橢圓形IC中間接地開(kāi)孔做面積70％，十字架橋12milQFP中間接地開(kāi)孔做面積60％，十字架橋12mil一般印焊膏模模板開(kāi)口尺寸寸及厚度元件類(lèi)型PITCH焊盤(pán)寬度焊盤(pán)長(zhǎng)度開(kāi)口寬度開(kāi)口長(zhǎng)度模板厚度寬度比面積比PLCC1.27mm0.65mm2.0mm0.60mm1.95mm0.15-0.25mm2.3-3.80.88-1.48(50mil)(25.6mil)(78.7mil)(23.6mil)(76.8mi