无铅常见问题解答

回流焊接中建议使用的无铅焊料合金有哪些？ 选择用于 SMT 组件的合金应考察的主要变量就是该合金的回流温度。进行选择时应考察元器件的受热问 题，例如，元器件的模塑材料能否承受使用大多数无铅焊料合金带来的高温？高温会影响元器件的可靠性 吗？无铅合金的熔湿特性各有不同，还与待焊接的表面材料有关。目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配 应用的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221 C，峰值温度为 235-255 C 时即可对大多数无铅表 面(如锡、银、镍镀金、以及裸铜 OSP) 达到良好的可焊性.? 还有一些低熔选项，如锡-锌和锡-银-铜铋， 但它们需要使用特殊焊剂配系，否则引脚和线路板必须彻底不含铋才能得到可靠的焊点。

使用无铅焊锡膏的主要评选测试有哪些？ 良好的无铅焊锡膏选择方法对于无缺陷 SMT 工艺是必不可少的。首先必须确定线路板和元器件终饰材料 以及选择焊剂的化学特性，这样才能对这些终饰材料进行充分焊接。某些焊锡膏对于镀锡表面具有良好的 效果，但对裸铜 OSP 的焊接效果则很差。焊锡膏制造商一般会进行范围广泛的测试，如在空气和氮气中 对焊锡膏的扩散和熔湿性进行测试。应当索取该类信息。其他重要的性能测试还有：热塌陷测试，测试在 诸如 180-185C 的高温中进行冷塌陷测试； 使用一个典型焊料温度特性曲线在空气和氮气中进行焊料成球 测试对多种不同表面的熔湿测试，扩散测试粘着寿命,模板寿命；残留物的特性测试测：如残留物的可探测 性，残留物的易清洁性，尤其是可水洗焊锡膏的残留物。

板设计或印刷工艺是否需要针对无铅焊接作出改动？ 模板和印刷工艺无需更改。无铅合金 (如锡-银-铜的) 不能对焊盘边缘彻底熔湿，某些情况下减小模板缩 放比率或使缩放比率为 1:1 有助于减轻这种效应。良好设计的无铅焊锡膏会具有优异的粘着寿命，模板寿 命也将与传统含铅焊锡膏类似，印刷速度不应受到妨害。

无铅温度特性曲线与传统锡-铅工艺有哪些不同？ 将锡-银-铜作为焊锡膏合金时的主要差别在于峰值温度。该种合金的熔点为 217-221 C；峰值温度为 230-255 C，这取决于组件的热质量。建议超过液相线的时间 (TAL) 不超过 90 秒，以避免残留物烧焦； 这也会减少金属间化合的几率。

回流工艺中是否应使用氮气？ 是否使用氮气取决于焊锡膏焊剂的化学特性。无铅焊锡膏的焊剂化学的新发展可以做到不使用氮气也可得 到良好的熔湿性和焊点完整性。与锡-铅系统类似，氮气可以使焊点更为光滑；使用氮气还可以得到更好的 熔湿性。

熔化无铅焊料的高温会在回流炉中产生较多的烟雾和冷凝物？ 免清洗和可水洗焊锡膏的新配方适用于无铅合金，因此，分解造成的副产品并不比锡铅焊锡膏有显著增多。 如果配方不适合 230-260C 范围内的高峰值温度 (该温度在使用锡-银-铜焊锡膏时将会遇到)，焊剂材料的 分解将略为显著，致使回流炉和排气系统形成大量冷凝物。

无铅水溶性焊锡膏的残留物是否更难于清除? 如果使用锡-银-铜焊锡膏，则峰值温度将会较高，如果焊剂配方不适用于较高温度，则残留物的清除难度 将会变大。焊剂残留物的清除可能需要装配人员重新评定清洁剂的化学特性。某些情况下，提高清洁溶液 的压强，降低传送带的速度溶液的温度可以改善清洁的效果。两侧回流的残留物可清洁性可能会进一步变 差，这是由于线路板上回流的残留物将会被烘烤变硬。选择具有良好清洁特性的焊锡膏是必要的。

较高的回流温度会对免清洗焊剂的残留物造成怎样的影响？ 当使用锡-银-铜时，温度高于液相温度的时间较长，使用空气回流时焊剂可能会变暗。适用于无铅工艺的 焊剂配系基本上不会发生这种现象。焊剂残留物易于发生聚合而变硬，使探测残留物所需的压力提高。可 探针测试残留物回流后依然保持柔软状态，因而可以使用探针测试，该种焊剂在较高的峰值温度下不会变 硬。

无铅焊点的外观与锡铅焊点的外观不同吗？

传统的 Sn63 焊料经过回流后可以得到光亮的焊点，锡-银-铜合金得到的焊点比较暗淡且表面略有裂隙； 对于此种合金来说，这种现象是典型的，并不代表焊点质量很差。其他能够注意到的区别为锡-银-铜合金 得到的焊点接触角较大，焊盘周围的熔湿降低，且锡-银-铜的熔湿速度和完全性不如 Sn63。

无铅回流焊接的主要焊接缺陷有哪些？ 无铅可导致发生焊接缺陷的几率增加，预防缺陷出现需要对无铅合金和焊剂配系具有更好的理解。诸如桥 接、不熔湿、反熔湿以及发生焊料结球等缺陷的的可能性可能增加。选择与待焊接金属相容的恰当的焊剂 化学组成以及使用优化的回流温度特性曲线可以防止缺陷的增加。采用正确的存放和处理方法确保线路板 和元器件的可焊性也将使采用无铅焊锡膏的良好焊接成为可能。如果化学组成经过仔细挑选且 SMT 工艺 受到良好的控制，则产出结果将会与采用 Sn63 工艺相同。

转变到无铅回流焊接还会遇到什么问题？ 实现无铅 SMT 之前及之后要注意的一些问题可概述如下: 确定与无铅线路板终饰材料相兼容的工艺 确定无铅元器件的可用性 确定线路板和元器件对新的温度特性曲线的热兼容性 选择焊锡膏的化学特性，使其适合装配工艺以及焊接组件的可靠性和工作条件。 工艺优化和统计过程控制开发 对操作人员和生产线管理人员进行新的无铅工艺的培训 对无铅装配的特有返工过程进行定义 确定现场使用的无铅装配

铅的毒性

美国环境保护署(EPA)：铅及其化合物是 17 种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一； 工业废弃品中的铅通过渗入地下水系统而进入动物或人类的食物链； 人体中存在过量的铅将导致神经和再生系统紊乱、发育迟缓、血色素减少并引发贫血和高血压； 美国职业安全与健康管理署(OSHA)标准：成人血液中铅含量应低于 50mg/dl，儿童血液中铅含量应低于 30mg/dl。

◆无铅的定义 目前为止尚没有国际通用定义； 可借鉴标准：管道焊接用焊料及助焊剂中铅含量应低于 0.2wt%(美国)，0.1wt%(欧洲)； 国际标准组织(ISO)提案：电子装联用焊料合金中铅含量应低于 0.1wt%。

◆无铅焊料发展的重要进程 1991 和 1993 年：美国参议院提出“Reid Bill”，要求将电子焊料中铅含量控制在 0.1%以下，遭到美国工业界 强烈反对而夭折； 1991 年起 NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP 等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗 资超 过 2000 万美元，目前仍在继续； 1998 年：日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品； 1998 年 10 月：款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30； 2000 年 1 月：NEMI 向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu 用于再流焊，Sn-0.7Cu 或 Sn-3.5Ag 用 于波峰焊； 2000 年 6 月：美国 IPC Lead-Free Roadmap 第 4 版发表，建议美国企业界于 2001 年推出无铅化电子产品， 2004 年实现全面无铅化； 2000 年 8 月：日本 JEITA Lead-Free Roadmap 1.3 版发表，建议日本企业界于 2003 年实现标准化无铅电子 组装； 2002 年 1 月：欧盟 Lead-Free Roadmap1.0 版发表，根据问卷调查结果向业界提供关于无铅化的重要统计 资料；

2003 年 2 月 13 日，欧洲议会与欧盟部长会议组织，正式批准 WEEE 和 ROHS 的指令生效，强制要求 自 2006 年 7 月 1 日起，在欧洲市场上销售的电子产品必须为无铅的电子产品； （个别类型电子产品暂时除 外） 2003 年 3 月，信息产业部拟定《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议自 2006 年 7 月 1 日起投放 市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有 Pb。

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