P5M3 SMT组件手工无铅焊接 P5M3.1 无铅焊接技术的背景及主要问题 P5M3.2 无铅焊料的技术要求 P5M3.3 无铅焊接PCB

P5M3.1 无铅焊接技术的背景及主要问题 无铅化背景: 欧盟“双指令” ：WEEE 和RoHS RoHS指令明确规定了铅、汞、镉、六价铬等四种重金属和多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等溴化阻燃剂的含量，具体来说，铅、汞、六价铬的含量应低于0.1％；镉的限量标准为0.01％；多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）的限量标准为0.1％。 2006年7月1日，欧洲将强制进入无铅化电子。 中国：电子信息产品污染防治管理办法 明确将在电子信息产品中限期禁止或限制使用六种有毒有害材料，它们是铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）。 日本：2001年颁布相关法规对电子产品中的“铅”进行回收再利用，并且已从2003年1月开始全面推行无铅化。

P5M3.1 无铅焊接技术的背景及主要问题 无铅化组装的主要问题 无铅化组装影响因素 焊接温度升高 焊点的剥离 铅污染 印刷电路板 元器件 焊料 波峰焊 返修与返工 回流焊接 锡膏

P5M3.2 无铅焊料的技术要求 无铅焊料的技术要求 选择合金的原则 熔点低 机械性能良好 要与现有的焊接设备和工艺兼容 焊接后对各焊点检修容易 成本要低 选择合金的原则 能形成良好的焊点结晶 不会产生专利纠纷 价格低 焊点具有高的可靠性

P5M3.2 无铅焊料的技术要求 无铅焊料的现状 ： 无铅焊料是指在焊料中不人为的添加铅元素，焊料合金中铅的自然含量小于0.1％wt，并且不含ROHS指令中规定的其他有害元素。最有可能替代Sn/Pb焊料的无毒合金是Sn，添加Ag、Zn、Cu、Sb、Bi、In等金属元素，通过焊料合金化来改善合金性能提高可焊性。 目前常用的无铅焊料主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi为基体，添加适量其它金属元素组成三元合金和多元合金。如95.8Sn-3.5Ag-0.7Cu的三元共晶合金及96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu的近三元合金是目前应用于无铅再流焊接中最多的焊料。

P5M3.2 无铅焊料的技术要求 无铅焊料的比较 种 类 优 点 缺 点 Sn-Ag 具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性及耐热老化比Sn-Pb共晶焊料稍差，但不存在延展性随时间加长而劣化的问题。 熔点偏高，比Sn-Pb高30-40度润湿性差，成本高。 Sn-Zn 机械性能好，拉伸强度比Sn-Pb共晶焊料好，可拉制成丝材使用；具有良好的蠕变特性，变形速度慢，至断裂时间长。 Zn极易氧化，润湿性和稳定性差，具有腐蚀性。 Sn-Bi 降低了熔点，使其与Sn-Pb共晶焊料接近，蠕变特性好，并增大了合金的拉伸强度。 延展性变坏，变得硬而脆，加工性差，不能加工成线材使用。

P5M3.3 无铅焊接PCB 对印制板的要求 印制板设计的考虑 PCB的涂覆层不含铅 基材不含PBB和PBDE等阻燃剂材料 印制板设计和制造应适应于装联的无铅焊接 印制板设计的考虑 选择耐热性高、热稳定性好的基材 选择合适的表面涂镀层 良好的热设计

P5M3.4 无铅回流焊 回流焊炉一般分为四个温区：预热区、保温区、再流区、冷却区 预热区：在预热区，温度是30℃至175℃，通常建议使用的升温速度是每秒2℃至3℃，以避免对热敏元件（例如，陶瓷片状电阻器）造成热冲击。一般来说，使用每秒5℃的升温速度是安全的。 保温区：目的使电路板温度达到均匀。 再流区：目的是使焊膏熔化，呈熔融状态。 冷却区：焊点的冷却速度很重要。冷却速度越快，焊料结晶粒度越小，抗疲劳能力越高，一般说来，冷却速度应该越快越好 。

P5M3.5 无铅波峰焊 无铅波峰焊的设备要求 设备材料及结构必须具有良好的耐热性，在高温下不变形。 因助焊剂使用量增大，必须配备良好的抽风系统。 喷雾系统必须与环保型助焊剂（低VOC或无VOC）兼容。 预热部分要加长，较长的预热区以减少热冲击，并使助焊剂达到最佳活性，否则只能降低输送速度来补偿。

P5M3.5 无铅波峰焊 无铅波峰焊的设备要求 锡缸及喷咀的材料要耐腐蚀，一般需使用特殊材料的锡缸，因高Sn含量的无铅焊料对不锈钢材料具有很强的腐蚀性。 使用200多天之后的新喷嘴

P5M3.5 无铅波峰焊 无铅波峰焊的设备要求 配备热风循环系统 热风循环系统

P5M3.5 无铅波峰焊 无铅波峰焊的设备要求 冷却系统一般要求使用快速冷却 冷却系统

P5M3.5 无铅波峰焊 无铅波峰焊的工艺要求 标准温度曲线

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 裂锡 原因：冷却速率过慢 对策：加装快速冷却装置

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 图 短路 原因：短路处的焊锡光滑，则可认为是后波峰不平或后流不当；短路处的焊锡呈毛刺状，可能是助焊剂不足或预热过高或浸锡时间过长。 对策：清理后喷咀,调整后挡板高度；调整助焊剂喷雾量,或调节预热温度和浸锡时间。

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 图 锡尖 原因：大体积元件在预热段吸热不足；助焊剂不足；浸锡时间过长导致焊锡分离时助焊剂不足；后流量不当；元件脚过长。 对策：调整预热温度或加装顶部预热器；调整喷雾流量；调整后喷咀宽度或输送速度；调节后挡板高度；对元件预加工。

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 图锡孔 原因：元件脚与PCB孔配合不当；元件脚下可焊性差；ＰＣＢ焊盘污染或铜箔不全。 对策：手插件孔径=元件脚径+0.2mm；AI孔径＝元件脚径+0.４mm；调整喷雾流量或要求供应商改善；ＰＣＢ供应商改善。

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 图 通孔不上锡 原因：板面预热不足；ＰＣＢ开包装后放置过久；浸锡时间不足。 对策：放慢输送速度或提高预热温度，必要时加装顶部预热器；插件前预涂松香，注意ＰＣＢ开包装后的放置时间管理；调整浸锡时间；放慢输送速度。

P5M3.5 无铅波峰焊 常见的无铅波峰焊锡缺陷及对策 图 多锡 原因：后波峰不平、震动；焊盘设计不当。 对策：清理喷咀；更改焊盘设计。

P5M3.6 无铅手工焊接技术 烙铁的性能要求 烙铁头加热要快，且蓄热量要大。 在手工焊接时，温度下降的程度要小。 焊接时对焊料的粘附性要好，且又不会被焊料所侵蚀或侵蚀很少。 由于SMT组装密度较高，烙铁的使用必须是轻量、方便的。 焊接时对Chip元件的更换要感到很容易。

P5M3.6 无铅手工焊接技术 无铅手工焊接面临的问题 焊接性能的降低。 熔点高。 烙铁头使用寿命缩短 。

P5M3.6 无铅手工焊接技术 无铅手工焊接缺陷的解决方法 1．烙铁头部经镀Fe或镀Ni等表面处理，焊接中对焊料的润湿性基本不变。无铅焊料的扩展性差目前还没有良好的解决方法。 2．由于高温会加速焊料的氧化，因此，在满足无铅焊料熔化温度的前提下，尽量使用低温焊接。 3．在氮气环境中焊接。一种是直接将氮气输入焊接操作现场，在氮气环境中进行焊接；另一种是局部喷射氮气方法，即在作业台附近设置氮气气体喷射嘴，在局部的氮气环境中焊接。这样，可以改善焊接润湿性、防止元件与基板氧化、预防焊料和焊剂的氧化。 4．在可行的焊接作业范围内，尽可能选用热容量大的较粗的烙铁头，这样可以使焊接时烙铁头部温度稍微降低一些。

P5M3.6 无铅手工焊接技术 无铅手工焊接烙铁使用注意事项 1．在满足无铅焊料熔化温度的前提下，尽量使用低温焊接（最好在3600C以下）。 2．对烙铁头要定期清洁处理。 3．当烙铁停止使用时，烙铁头要加层锡，防止其氧化，保护烙铁头。 4．烙铁头不用时，不要长时间处于高温状态。 5．当烙铁头黑色化时，应及时进行氧化物去除处理。 6．使用高质量的助焊剂有助于延长烙铁头的寿命。 7．使用适当大小的烙铁头。

P5M3.7 无铅手工返修工艺 图 无铅返修台

P5M3.7 无铅手工返修工艺 图 氮气焊接组合返修工作台