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无铅回流焊接的特点和对策

发布时间：2020-01-17 新闻来源：

无铅回流焊的整体工程与有铅回焊差异不大，不同者是无铅锡膏熔点上升、焊性变差、空洞立碑增多、容易爆板、湿敏封件更易受害等烦恼，所以无铅回流焊工艺必须要重新面对。影响回流焊质量最大的原因只有：锡膏本身、印刷参数以及回流焊炉质量与回流焊曲线选定等四大关键。掌握良好者八成问题都可以解决。回流焊厂家广晟德这里分享一下无铅回流焊接的特点和工艺对策。无铅回流焊机

一、无铅回流焊接和焊点的主要特点

1、无铅焊接的主要特点

a、高温、熔点比传统有铅共晶焊料高３４℃左右。

b、表面张力大、润湿性差。

c、工艺窗口小，质量控制难度大。

2、无铅焊点的特点

a、浸润性差，扩展性差。

b、无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与ＡＯＩ需要升级。

c、无铅焊点中气孔较多，尤其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，助焊剂排不出去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。

d、缺陷多－由于浸润性差，使自定位效应减弱。

无铅焊点外观粗糙、气孔多、润湿角大、没有半月形，由于无铅焊点外观与有铅焊点有较明显的不同，如果有原来有铅的检验标准衡量，甚至可以认为是不合格的，但对于一般要求的民用电子产品这些不影响使用质量。因此要说服客户理解，这是因为无铅焊接润湿性差造成的。随着无铅技术的深入和发展，由于助焊剂的改进以及工艺的进步，无铅焊点的粗糙外观已经有了一些改观，相信以后会有更好的进步。

二、从回流焊温度曲线分析无铅焊接的特点与对策

通过对有铅和无铅温度曲线的比较分析无铅焊接的特点及对策：

1、在升温区，有铅焊接从25℃升到100℃sec只需要60-90sec；而无铅焊接从25℃升到110℃需要100-200 sec，其升温时间比有铅要延长一倍，当多层板、大板以及有大热容量元器件的复杂印制电路板时，为了使整个PCB温度均匀，减小PCB及大小元器件的温差Δt，无铅焊接需要缓慢升温。由此可以看出无铅焊接要求焊接设备升温、预热区长度要加长。

2、在快速升温区，（助焊剂浸润区），有铅焊接从150℃升到183℃，升温33℃，可允许在30-60sec之间完成，其升温速率为0.55-1℃/sec；而无铅焊接从150℃升到217℃，升温67℃，只允许在50-70sec之间完成，其升温速率为0.96-1.34℃/sec,要求升温速率比有铅高30%左右,温度越高升温越困难，如果升温速率提不上去，长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应，严重时会PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良。为了提高助焊剂浸润区的升温斜率，应增加回流区的数目或提高加热功率。由于高温和浸润性差，要求提高焊膏中助焊剂的活动化温度和活性。

3、再看回流区，有铅的峰值温度为210-230℃，无铅的峰值温度为235-245℃，由于FR-4基材PCB的极限温度为240℃，由此可以看出有铅焊接时，允许有30℃的波动范围，工艺窗口比较宽松；而无铅焊接时，只允许有5℃的波动范围，工艺窗口非常窄。如果PCB表面温度是均匀的，那么实际工艺允许有5℃的误差。假若PCB表面有温度误差Δt>5℃，那么PCB某处已超过FR-4基材PCB的极限温度240℃，会损坏PCB。这个例孖仅仅适合简单产品，对于有大热容量的复杂产品。可能需要260℃才能焊好。因此FR-4基材PCB就不能满足要求了。

在实际回流焊中，在同一块PCB上，由于不同位置铜的分布面积不同，不同位置上元器件的大小、元器件密集程度不同，因此PCB表面的温度是不均匀的。回流焊时如果最小峰值温度为235℃，最大峰值温度取决于板面的温差Δt，它取决于板的尺寸、厚度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容量。拥有大而复杂元件（如CBGA、CCGA等）的大、厚印制板，典型Δt高达20-25℃。为了减小PCB 表面的Δt，满足微小的无铅工艺窗口。再流焊炉的热容量和横向温差也是保证无铅焊接质量很重要的因素。一般要求再流焊炉横向温差<2℃，为了减小炉子横向温差Δt，除了采取更好的炉体保温措施，还可采用对导轨加热的方法。因为导轨容易散热，一般在靠近导轨处的温度箭微低一些。由于无铅比有铅的熔点高34℃，因此要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。对于大尺寸的PCB要求设备的导轨增加中间支撑。

4、在冷却区，由于回流区的峰值温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间长，造成焊点结晶颗粒长大；另外，加速冷却可以防止产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接设备增加冷却装置，使焊点快速降温。

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