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无铅PCB板

无铅PCB板 图

无铅PCB板

铅元素

铅元素,在工业生产中有重要地位,但是它的贻害也已凸显出来,就是对环境水源土地的污染。目前正处于从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段,无铅材料、印制电路板、元器件、检测、可靠性等方面都没有标准,在无铅工艺方面,特别是在国内处于比较混乱的阶段。由于有铅和无铅混用时,特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时会发生严重的可靠性问题。

PCB无铅喷锡与化锡工艺区别及优缺点  

通常喷锡工艺是:锡、银、铜合金通过高温溶于锡炉,温度在265℃±5将PC板浸入1-3秒再过热风平 整,使其表面光亮、平整、均匀,属物理的方法; 

  1. 价格便宜;  
  2. 锡厚度易控制在 1-40um, 
  3. 不易氧化,容易焊接; 
  4. 高温下进行易产生爆孔、爆板严重不良问题;    

化锡工艺用的是化锡液,即含锡的酸性溶液,通过专用的化锡设备,使用化学方法沉上一层锡;  

  1. 化锡层光滑、平整、致密; 
  2. 溶液稳定、工艺简单不易产生爆板/爆孔现象;
  3. 锡厚均匀性好;  
  4. 锡厚度较薄一般就10-30um,
  5. 真空包装拆封后不 易在空气中放置时间过长,否则易氧化导致焊接不良;
  6. 化锡工艺复杂,成 本相对较高;

简单PCB无铅工艺介绍

在pcb无铅工艺中,焊接材料的选择是最具挑战性的。因为对于无铅焊接工艺来说,无铅焊料、焊膏、助焊剂等材料的选择是最关键的,也是最困难的。目前业者对于材料采用标准主要考虑几大部份,包括:金属特性、熔点高低、焊锡性、专利、成本高低、孔隙、毒性。金属特性主要考虑热疲劳寿命、结合强度与含铅组件的兼容性及其它金属特性,焊锡性则包含与零组件焊接时的沾锡性(或润湿性)及其在PCB焊垫上的焊锡延伸性。

虽然目前还没有一种合金焊料能够和含铅焊料一样“好”,但可以替代(可以满足应用)的有许多。

一些机构组织正在积极制定无铅技术应用的标准,如日本焊接协会(JIS)正在加紧探讨无铅焊锡的标准和评测方法,希望能尽快制定JIS标准。这个要求推动了产业对于新的焊料系统的选择。新的焊料系统不仅要求提供与锡/铅共晶焊锡(SnPb63)相似的物理、机械、温度和电气性能,而且要可靠。

焊料中除了合金是个考虑和选择重点外,焊剂Flux也不应该被忽视。不同的合金有不同的密度重量,有不同熔化表面张力,不同的熔点温度,和不同的氧化特性。这也就告诉我们焊剂Flux的配方会出现不同于含铅的情况(注:焊剂Flux是个统称,锡膏中Flux包含许多不同功能的成分,如载体、溶剂、稀释剂、稳定剂、助焊剂等等。这多种成分的组合,多种可选材料,就造成多种不同的Flux配方。)。由于焊剂配方一直是个锡膏供应商竞争的商业机密,用户不容易知道其实际的特性。但可以预见的,是这方面的改变会对焊接工艺起较大的影响。

目前可采用的无铅焊锡合金组成有以下几种:SnAg、SnCu、SnZn、SnAgCu、SnAgCuBi等。以上各种无铅焊锡系列合金熔点范围皆不同,最受欧洲、美国及日本所共同推崇的SnAgCu系列合金,熔点高达217°C,其余无铅合金的熔点也都在200°C左右,而传统SnPb熔点温度只有183°C,所以说无铅合金熔点是最值得考虑的议题。

有铅焊接到无铅焊接时我们应该注意什么:

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.所以我们在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,这就可以减轻甚至是避免PCB板焊盘剥离现象.