无铅焊料合金与焊剂
无铅焊料合金与焊剂
无铅焊料合金与焊剂
一、无铅焊料合金
1、关于无铅焊料合金的定义
无铅焊料合金是一种金属焊料，其中没有含铅元素，而是由其他各种
金属元素组成，它既可以用于电阻焊，也可以用于氩弧焊和填充焊。
据统计，无铅焊料合金的焊接工艺技术和材料都有很大的进步，它可以满足工
业用户的需求，可靠性高、焊接性能好，广泛应用于电子、计算机、家电
等行业。
2、无铅焊料合金的特点
（1）无铅合金由镍、钴、铜、锡等元素组成，拥有优异的焊接性能，焊后强度高，塑性优良，成果非常稳定可靠。
（2）无铅合金熔化点适中，在焊缝表面形成一层厚厚的焊渣保护，
能够有效抵抗高温和低温的老化，也可以有效的防止电火花的生成，确保
焊接的质量。
（3）无铅合金焊料熔接时发出的烟雾少，烟味清淡，不污染环境，
远离危害。
3、无铅焊料合金的应用
无铅焊料合金主要应用于电子、机械制造等行业，主要用于制造电子
元器件、汽车零部件和机械部件。
它主要用于锻造、汽车部件的组装、汽
车零部件的维修，以及汽车悬架的重修。
它还可以用于制造食品、饮料和
医药行业的液体容器，还可以用于制造钢结构件。
二、无铅焊剂。
无铅焊料钎料成分
无铅焊料钎料成分
1.主要成分：主要是锡（Sn）和铅（Pb）的合金。
无铅焊料一般是以锡为主要成分，通常含锡量大于99.3%。
2.助焊剂：焊料中添加了一些助焊剂以提高焊接性能。
助焊剂主要有两类：活性剂和润湿剂。
-活性剂：活性剂是一种能够在焊接过程中捕获和清除金属表面氧化物的物质。
常见的活性剂有氯化钠（NaCl）、氯化锌（ZnCl2）等。
-润湿剂：润湿剂是一种能够改善焊接表面润湿性的物质。
它可以减少焊料和焊接材料之间的表面张力，使得焊料能够更好地湿润焊接材料表面。
常见的润湿剂有活性树脂、脂肪酸等。
3.添加剂：为了提高焊接性能和节约成本，焊料中还加入了一些其他的添加剂。
-靶向性合金添加剂：目的是调整焊料的性能，如提高焊接强度、改善电导率等。
常用的靶向性合金添加剂有银（Ag）、铜（Cu）、锑（Sb）等。
-稳定剂：为了延长焊料的储存寿命和使用寿命，焊料中通常加入一些稳定剂。
稳定剂能够抑制焊料与空气中的氧气和湿气反应，减少焊料的劣化。
以上是无铅焊料钎料的基本成分，具体焊料的配方和成分比例可能会因焊接材料、焊接工艺和要求等的不同而有所差异。
在使用无铅焊料钎料时，要根据具体情况选择适合的焊接材料和工艺，并遵循相关安全操作规程。
助焊剂有铅与无铅有什么区别
助焊剂有铅与无铅有什么区别助焊剂有铅与无铅有什么区别焊接，是在很多建筑工地或者工厂都需要的工艺，有些时候，焊接的好坏直接影响了产品的质量，在一些重要的地方，焊接的好坏直接影响了安全性。
在一些行业，如计算机、仪表、家电等行业，对焊接工艺的精密性要求较高，助焊剂在这些行业的焊接中得到了比较广泛的应用。
助焊剂分为有铅助焊剂和无铅助焊剂两种，这两种助焊剂有什幺区别所谓无铅有铅焊接指的是锡钎焊时所用焊接材料里面含不含铅的焊接。
传统钎焊是用的铅锡合金焊料，熔点低，流动性好，焊接后的导电性好，得到十分广泛的普及。
然而铅是个对人体健康有害的金属，这样就引起了无铅焊接的话题。
有铅助焊剂与无铅助焊剂的区别其实主要是焊接温度的不同，无铅锡丝要求的焊接温度更高一些，一般在250度左右，而普通的锡丝的焊接温度在180度，所以无铅焊台的焊接温度更高一些，而且无铅焊台的供热速度更快。
当然也有例外，在无铅焊料中，也有低温的焊料，其熔点比有铅焊料还要低。
但这种低温焊料的价格相当昂贵。
从理论上来讲，用无铅焊台也可以焊有铅焊点，因为无铅焊台的温度可以达到有铅焊料的熔点。
但实际上没有人这样用，因为一旦用有铅焊料在无铅焊台上焊接后，无铅焊台就受到污染而无法再做无铅环保产品了。
反过来，用有铅焊台是焊不了无铅焊料的，因为有铅焊台的温度可能达不到无铅焊料的熔化温度。
1.无铅和有铅是工艺要求，适用范围不同而区分的。
2.其成分复杂，分类多样。
3.活性剂，成膜物质，添加剂，溶剂是基本成分。
4不过无铅是潮流，它有利环保，ROHS是一种行业标准实用范围不同。
无铅助焊剂是根据现在无铅产线的要求来的！并不像锡膏那样根据含有铅和不含有铅来区分的！~由于无铅的润湿性等性能比有铅的差，所以需要更高的活性才能保证良好的品质！。
无铅焊料合金与焊剂上课讲义
A、设备（尤其是锡槽）的熔蚀作用低； B、熔融状态下的不容易氧化，出渣量低； C、对铜的熔蚀率极低； D、晶粒细密，焊点强度增高，抗蠕变能力增强； E、表面光亮，减少表面微裂纹现象的发生；
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无铅焊料合金与焊剂
通用无铅焊料对比 Commercial Lead-free Solder
Sn-Ag-Cu Alloy
M.P.
Up 34℃
Cost
3.0~4.0 X
Wetting
Low
Erosion
Higher
Oxidized
Easier
Appearance More Fine Crack
/More Coarse
﹥8g。)
Eroded Theory of Facility：
Sn+Fe IMC Layer；High Temp. Wash；
Materials & Eroded：
304﹥316 ﹥Coating（Nitride Layer）﹥Ti Alloy ﹥ Ti
Main Eroded Parts：
nozzle/launder/stirrer
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无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
Sn-Cu-Ti的金相对比：
基体为β-Sn,白色条/块状为Sn-Cu化合物
Sn-Cu-Ti
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Sn-Cu
无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement Sn-Cu-Ti的外观对比：
无铅焊接技术的工艺特点
1. 无铅焊接技术的工艺特点:电子产品制造业实施无铅化制程需面临以下问题；1)焊料的无铅化；2)元器件及PCB板的无铅化; 3)焊接设备的无铅化、焊料的无铅化.到目前为止，全世界已报道的无铅焊料成分有近百种，但真正被行业认可并被普遍采用是Sn-Ag-Cu三元合金，也有采用多元合金，添加In,Bi,Zn等成分。
现阶段国际上是多种无铅合金焊料共存的局面，给电子产品制造业带来成本的增加，出现不同的客户要求不同的焊料及不同的工艺，未来的发展趋势将趋向于统一的合金焊料。
（1）熔点高，比Sn-Pb高约30度；（2）延展性有所下降，但不存在长期劣化问题；（3）焊接时间一般为4秒左右；（4）拉伸强度初期强度和后期强度都比Sn-Pb共晶优越。
（5）耐疲劳性强。
（6）对助焊剂的热稳定性要求更高。
（7）高Sn含量，高温下对Fe有很强的溶解性2. 鉴于无铅焊料的特性决定了新的无铅焊接工艺及设备1）元器件及PCB板的无铅化在无铅焊接工艺流程中，元器件及PCB板镀层的无铅化技术相对要复杂，涉及领域较广，这也是国际环保组织推迟无铅化制程的原因之一，在相当时间内，无铅焊料与Sn-Pb的PCB镀层共存，而带来 "剥离(Lift-Off)"等焊接缺陷,设备厂商不得不从设备上克服这种现象。
另外对PCB板制作工艺的要求也相对提高，PCB板及元器件的材质要求耐热性更好。
2）焊接设备的无铅化(1)波峰焊设备:由于无铅焊料的特殊性，无铅焊接工艺进行要求无铅焊接设备必须解决无铅焊料带来的焊接缺陷及焊料对设备的影响，预热／锡炉温度升高，喷口结构，氧化物，腐蚀性，焊后急冷，助焊剂涂敷，氮气保护等。
Ａ）无铅焊接要求的温度曲线分析：通过上述曲线图和金属材料学知识，我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点，温度T2最佳值应大于无铅锡的共晶温度，锡液焊接温度控制在2500C±20度（比有铅锡的温度要求更严），一般有高可靠要求的军用产品，△T＜300C，对于普通民用产品，建议温差可放宽到△T2＜50度（根据日本松下的要求）；预热温度T1比有铅焊要稍高，具体数值根据助焊剂和PCB板工艺等方面来定，但△T1必须控制在50度以内，以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性；焊接后的冷却从温度T3（250度）降至温度T4（100～150度），建议按7～11度/S的降幅梯度控制；温度曲线在时间上的要求主要是预热时间t1、浸锡时间t2、t3及冷却时间t4，这些时间的具体数值的确定要考虑元器件、PCB板的耐热性及焊锡的具体成份等多方面因素，通常t1在1.5分钟左右，t2+t3在3～5S之间。
无铅焊料知识范文
无铅焊料知识范文无铅焊料是指焊接或电子元件间的有害物质中无铅的焊接材料。
相对于传统的含铅焊料，无铅焊料具有更低的环境和健康风险。
随着环保意识的提高和环保法规的出台，无铅焊料在电子制造、航空航天、汽车制造等行业得到了广泛应用。
一、无铅焊料的种类目前市场上常见的无铅焊料主要有以下几种：1.铅锡系列：主要成分为锡（Sn）和铅（Pb），没有添加其他有害物质。
2.锡铜系列：主要成分为锡（Sn）和铜（Cu），可以添加少量其他金属元素如镍（Ni）、铋（Bi）等。
3.锡银系列：主要成分为锡（Sn）、银（Ag），可以添加少量其他金属元素如铜（Cu）、锑（Sb）等。
4.钴系列：主要成分为钴（Co），可以添加少量其他金属元素如铜（Cu）、铅（Pb）等。
5.锡银铜系列：主要成分为锡（Sn）、银（Ag）、铜（Cu），可以添加少量其他金属元素如镍（Ni）、铋（Bi）等。
二、无铅焊料的优势相比于传统的含铅焊料，无铅焊料有以下几个优势：1.环保安全：无铅焊料不含有毒有害物质铅，不会对环境和人体健康产生危害。
符合现代环保要求和法规标准。
2.生产成本低：由于铅的价格较高，使用无铅焊料可以降低产品的生产成本。
3.焊接质量好：无铅焊料的润湿性能和焊接性能较好，可以提高焊接质量和可靠性。
4.技术难度低：与含铅焊料相比，无铅焊料在焊接工艺上的要求相对较低，易于控制和操作。
5.符合国际标准：无铅焊料的应用已成为国际电子行业的发展趋势，符合国际标准的要求。
三、无铅焊料的应用领域无铅焊料目前在电子制造、航空航天、汽车制造等行业得到广泛应用，具体应用领域包括：1.电子制造：无铅焊料广泛应用于电子产品的制造过程中，如电路板焊接、小型电子元件的焊接等，可以提高焊接质量和稳定性。
2.航空航天：无铅焊料在航空航天领域也得到了广泛应用，如卫星、飞机和导弹等高精度电子设备的制造过程中。
3.汽车制造：无铅焊料在汽车制造中的应用也越来越多，如车载电子设备的制造、车身焊接等。
无铅焊接之简介
无铅焊接之简介为什幺要无铅?从远古时代开始就已经有锡/铅合金的存在，其成分大既为40%铅和60%锡。
不同成分的比例可以产生不同特性的合金，例如 63%锡+37%铅为共晶合金，其特性就是能够由固态直接转为液态(或相反)。
锡/铅合金最大的优点是成本低，这是因为铅在地球上的资源十分充足，而且熔点低有利于采矿。
但铅是有毒性的，人类暴露于含铅量高的环境下会容易导致贫血、危害消化系统(例如腹痛、呕吐、厌食、与便秘等)、危害神经系统(例如出现肌肉无力、颤抖、垂腕、与麻痹等症状)、危害肾脏与生殖系统等。
铅也会导致一些成年人产生高血压。
铅对儿童影响更大，高浓度的铅会对儿童造成铅脑症，甚至在含铅量较低的环境下，亦会阻碍儿童智商的发展。
有见及此，欧洲联盟制定了RoHS指令从2006年7月1日开始禁止各国生产工业的电子电气设备使用铅、水银、镉、六价铬、PBB和 PBDE等六种物质。
现今世界各大工业中，以电池制造业的铅使用量最高，达到80%；其次是汽车工业(8%)、军事武器制造业(3%)、电子产品制造业(少于1%)等。
何谓锡焊?焊锡(solder)并不是胶水，锡焊(soldering)也不是涂胶水的过程这幺简单的一个概念。
锡焊是使用溶点较低的焊料(锡合金)来接合溶点较高的金属。
现在被广泛应用的无铅焊锡分别有﹕锡+银+铜、锡+铜和锡等等。
锡焊其实是一连串化学反应的过程。
焊锡、助焊剂和被接合金属互相产生化学作用而形成焊点。
首先，助焊剂中的酸跟焊锡在加热时产生反应把焊锡分子之间的黏着力降低(理论上还会产生少量的化学盐)；酸也会跟被接合金属上的氧化物起反应产生混合化合物并会由助焊剂中的溶剂带走；最后焊锡中的金属(主要是锡，其以外的金属主要用作降低焊锡的溶点和作为锡的付载体)在加热状态下与被接合金属溶合成为金属合金，形成焊点。
锡覆盖了整个焊点的表面，保护焊点结构，防止焊点爆裂。
而由于焊点内的金属合金比较脆弱，所以金属合金的比例不可以太高，焊点才会较坚固。
SN100C介绍
Electroloy Metal(shenzhen)Co.,Ltd
SN100C 无铅焊料
波峰焊接注意事 项
无论是SN100C合金还是SAC305合金在使用过程中都会出现Cu超 标现象,在使用SN100C焊料时，如果锡槽内Cu含量超过0.85%时,易 造成锡桥、锡尖等其它焊接缺陷.
Cu超标是指铜与锡在高温下生成的两种金属间化合物 Cu6Sn5、Cu3Sn.
● 镍保护膜效果抑制铜腐蚀现象. ● 由于锗元素的添加,使焊点表面
光滑. ● 在严格的工艺环境下,不容易受
到影响,能维持最佳品质. ● 延展性佳,能缓和元件与PCB基
板的膨胀率差异引起的伸缩效 应. ● 锡渣少.(镍保护膜覆盖在液态 锡面上,减少液态锡与氧气的接 触)
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SN100C 无铅焊料
焊料表面结构对比 SAC305
SAC0307
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SN100C 无铅焊料
焊料表面结构对比
为什么SAC305锡面出现裂痕而SN100C没有呢？
首先：
它的熔点是共晶点227℃即液相线与固 相线一致。
其次：
镍元素的加入导致Cu6Sn5的凝结并均匀 分布，形成光滑的焊料面。
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SN100C 无铅焊料
波峰焊接注意事 项
下面我们需要了解这两种化合物特性.
分子式 Cu6Sn5 Cu3Sn
出现经过
焊料润湿到铜层时会立 即生成
焊接时间长高温造成
位置
锡与铜层界面
介于铜层与 Cu6Sn5之间
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Sn-Cu-Ti Alloy Properties
1、M.P. ：~227 ℃； 2、S.G：7.3g/cm3； 3、Tensile Strength：＞36M.Pa； 4、Elongation： ＞ 25%； 5、Resistance Rate： 0.128μΩm； 6、Spread： ＞ 80%； 7、Ions Immigration：Pass； (85,℃ ,85%RH, 1000hr)
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无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
针对波峰焊
1、推荐使用Sn-Cu系： Cost/Oxidized/Erosion/Appearance/Reliability； 2、Sn-Cu的改进：加入微量金属Ti进行调质，Sn-Cu-Ti； 3、Sn-Cu-Ti达到的效果：
对比63Sn/37Pb Compare with 63Sn/37Pb
更高的熔点：高30-40℃，工 艺窗口小； 更高的价格：1.5-4倍； 浸润性差、润湿性差； 设备腐蚀强； 容易氧化； 焊点外观差； 焊点气孔多（特别是有铅无 铅混用）； 缺陷多（定位效应差）；
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典型无铅焊料合金体系 Typical Lead-free Solders Alloy System
合金系 Alloy System Sn-Ag-Cu Sn-Cu Sn-Bi Sn-Zn Sn-Ag Sn-Sb 熔化区间 Melting Range ~217℃ ~227℃ ~139℃ ~197℃ ~221℃ ~238 ℃ 优点 Advantages 综合性能优 低成本，综合性能优良。 低熔点，低成本。 低熔点，低成本，机械强度 优。 综合性能优。 综合性能优。 缺点 Shortages 对不锈钢的溶蚀力强，成本 高。 熔点偏高。 脆性高，易与铅形成低熔点 相。 极易氧化，容易晶界腐蚀。 对不锈钢熔蚀力强，成本高、 熔点偏高。 熔点太高。
1、Recommend Sn-Cu Alloy： Cost/Oxidized/Erosion/Appearance/Reliability； 2、Improve Sn-Cu Alloy：by Ti adding，Sn-Cu-Ti； 3、Improved Effect from Sn-Cu-Ti：
A、Lower Erosion Rate to Equipment； B、Lower Oxidized Rate & Dross Rate under Molten State； C、Lower Erosion Rate to Copper ； D、Finer Grain Size，Higher Joint Tensile Strength，Higher creep-resisting ability； E、Shining Appearance ，little Fine Crack；
A、设备（尤其是锡槽）的熔蚀作用低； B、熔融状态下的不容易氧化，出渣量低； C、对铜的熔蚀率极低； D、晶粒细密，焊点强度增高，抗蠕变能力增强； E、表面光亮，减少表面微裂纹现象的发生；
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无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
To Wave Soldering
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通用无铅焊料对比 Commercial Lead-free Solder
Sn-Ag-Cu Alloy M.P. Up 34℃ Cost 3.0~4.0 X Wetting Low Erosion Higher Oxidized Easier Appearance More Fine Crack /More Coarse Application Reflow / Wave
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无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
Sn-Cu-Ti合金性能 1、M.P. ：~227 ℃； 2、比重：7.3g/cm3； 3、抗拉强度：＞36M.Pa； 4、延伸率： ＞ 25%； 5、电阻率：0.128μΩm； 6、扩展率： ＞ 80%； 7、离子迁移：Pass； (85,℃ ,85%RH, 1000hr)
Higher M.P.: up 30-40℃， Narrow Process Window； Higher Cost: 1.5-3.0 times； Lower Wetting-ability； Higher Device Erosion Rate； Oxidized Easily； Bad Joint Appearance; More Hole in Joint; More Defects；
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无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
设备腐蚀原理：
Sn+Fe金属化合物层的锡层； 高温冲刷；
Eroded Theory of Facility：
Sn+Fe IMC Layer；High Temp. Wash；
材质与腐蚀：
304﹥316 ﹥镀层（N化）﹥Ti 合金﹥Ti
Alloy Up 44℃ 1.5~1.8 X Lower High Easy Fine Crack/ Coarse Wave
无铅焊料的改善
Lead-free Solder Improvement
针对无铅焊料的缺点： Focus on the Weakness: 1、改善焊料合金—— 1、Alloy ——Adjust the Composition； 通过合金成分调整； 2、New Flux ——High 2、新型助焊剂——活 Active Combine with High 性与可靠性的结合； Reliability； 3、新焊接工艺——更 3、Process——More 精确的控制，更多的保 accuracy control, More 证手段； guarantee measure；