无铅手工焊接

烙铁头的选择 – 使存储热能量在进入助焊剂活化区时及时消耗掉 烙铁头闲置温度的设置
危险性在盲目提高闲置温度 (造成干焊, 峰尖毛刺, 主板及元件损坏)
步骤 2 – 形成合金焊点区的控制
目标: 控制加热体热能量的传递 控制的基本因素:
烙铁头几何形状的正确选择 – 确保最大化的使热能量从烙铁头能快速传 递给焊盘 注意烙铁头的保养 – 确保烙铁头同焊盘能够有效传递热能量 烙铁应该采用热能量控制型 – 确保能够满足最佳热能量的传递
Sn-Ag-Cu 无铅特征
小结： Sn-Ag-Cu 无铅锡膏
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融点高. 扩展性差. 表面光泽暗淡. 接合信赖性高.
弱点
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优点
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有利环保.
有必要推动无铅并使其成功.
探讨重点
无铅锡膏导入时的 注意事项
焊接主板时：
插座类元件
屏蔽罩
贴片阻容元件
集成芯片
所谓的无铅产品
是指所有焊接的地 方或零件内部都不 含铅。
装配主板的无铅化
电镀管脚 QFP 焊锡膏 BGA 焊锡
元件
主板电极表面处理
元件电极处理
虽然和焊锡膏焊接相关联的全部材料要求无铅是 有必要的，但是引进的初期是混在一起的。所以 一定要注意将有铅和无铅进行分区操作
无铅焊接控制
无铅焊接控制
手工焊接的过程控制
传统的 Pb-Sn含铅焊料的手工焊接 目前的 Pb Free 无铅手工焊接必须重新考虑的 特殊性
3. 形成合金焊点区
热能量继续传递给被焊物直到温度达到焊锡溶点温度加上 40°C 焊锡在被焊物表面流动, 填充间隙形 形成合金焊点 关注点: 是否使用的烙铁加热体能够补充失去的存储热能量的同时不产生温度过冲
4. 降温区
烙铁头从被焊物离开 关注点: 操作人员是否能掌控在3-5秒中离开焊盘是需要充足的焊接经验的.
有铅焊锡 无铅焊锡
零件耐热 温度上限
Sn-37 Pb
Sn- Ag 系列无铅 230 ℃
260 ℃锡的 最低温度
220 ℃
上升 !!
200 ℃ 零件耐热性不改变但是由于 焊锡熔点上升，焊接温度差 变低。
焊锡熔点
183 ℃
无铅焊接温度差的缩小对焊接设备的加热控制能力要求更高了，通常需要 更大的功率，更多的温区和改进的热风控制装置
无铅焊接和有铅焊接的焊点形成方式无变化, 但焊锡的溶点 不同 :
高溶点 (从183°C 上升到 217 °C) 造成损坏的最高温度没有变化 (~ 260 °C) 因此, 焊接的加工窗口变小了
无铅焊接的过程控制
步骤 1: - 助焊剂活化区
目的: 控制烙铁头上存储的热能量 (最佳为在进入助焊剂活化区时消 耗掉大部分存储的热能量) 控制两个基本因素:
温度控制与烙铁系统选择
对烙铁系统的技术要求
确保能够对每个焊盘提供所需要的热能量而同时 热能量不要超过加工窗口 系统的热能量控制是根据焊盘所需要的热能量,而 不时通过中间温度传感器的温度判断得出的热能 量结论. 系统取保能够有很好的热能量传导特性 烙铁头设计同时满足助焊剂活化和形成合金焊点
手机维修中无铅焊接操作控制
Edit by Wolf , Motorola Service
各国对铅的规 则制度和 中国的现状
铅规则制度现状背景
背景
酸性雨
・即使是低浓度也会 蓄积在体内 影响人的IQ或 精神机能 废旧家电 ・对儿童的 粉碎处理 及填埋处理 Ｐｂ 影响特别大
Ｐｂ
从电子印刷线路 板中溶出
助焊剂活化区及合金焊点形成区
焊锡回流焊接区
温度
形成焊锡回流焊接并 保持一定时间形成合 金焊点 需要可控制的加热体 热能量输出给焊盘
助焊剂活化区 传递的第一部分热能量 = 烙铁头存储的热能量 (热能量值取决于烙铁头密度和设置的烙铁头闲置温度)
时间
3-5秒钟
正确的焊接过程
助焊剂活化区 回流焊接区
3-5 秒钟 正确的焊接操作应该在3~5秒钟内完成,这样才能保证助焊 剂充分发挥作用,焊锡完全熔化并且经过回流形成合金焊点
《电子信息产品污染控制管理办法》与欧盟 RoHS有何异同
中国的《管理办法》和欧盟的RoHS指令相同之处：限制和 禁止使用的有毒有害物质是一样的，都是六种：
铅 汞 镉 六价铬 多溴联苯（PBB） 多溴二苯醚（PBDE）
中国的《管理办法》和欧盟的RoHS指令的不同：
中国的《管理办法》调整对象为电子信息产品， 欧盟的RoHS指令调整对象为交流电不超过1000伏特、直流电不超过 1500伏特的电子电器设备。 中国的《管理办法》于2006年2月28日颁布，2007年3月1日开始实施； 欧盟的RoHS指令2006年7月1日开始实施。
焊接的热能量的讨论 如何确保手工焊接的过程控制
焊接要达到的目的
形成可靠的焊点 产品废品率低 生产效率高 所有上述三点的获得均与焊接的过程控制 有紧密联系 无铅焊接的控制参数要求更严格
正确的焊接温度
焊点的温度为焊锡溶点温度加40C,烙铁头 停留 在焊点的时间为 2-5 秒钟
低温无铅锡膏, Sn-8.0Zn-3.0Bi, Sn-3.5Ag-0.5Bi-8.0In, 等被广泛使用.
其他无铅锡膏 高温： Sn-5.0Sb, Sn-10Sb, Au-20Sn. 低温： Sn-58Bi and Sn-57Bi-1.0Ag
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建议:
使用低温无铅焊锡Sn-3.0Ag-0.5Cu
Sn- Ag 系列无铅焊锡的回流条件
■美国
重金属规则制度 (与 RoHS 内容一样) , 包括包装材料,汞规则制度, 铅规则制度 , 电池规则制度 , 有害化学物质规则制度等. 预计有关铅的规则制度在以后的1~2年間会在世界上 的许多国家内被实施。
《电子信息产品污染控制管理办法》出台的 目的、意义
将电子信息产品污染防治作为废旧电子信息产品 回收处理再利用工作的基础性工作，体现“污染 防治，预防在先”环境保护原则，落实“从源头 抓起”的工作思路 将电子信息产品污染防治纳入行业管理，法制化 实现有毒有害物质在电子信息产品中的替代或减 量化，保护环境，节约资源 实现电子信息产业结构调整，产品升级换代，确 保电子信息产业可持续发展 积极应对欧盟两指令 WEEE和ROHS
Sn-Ag-Cu 无铅特征
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表面光泽：无铅表面光泽暗淡.
Sn-Pb
Sn-Ag-Cu
焊接后表面光泽暗淡、用光学式外观检查机确认时有时 会判断错误。
为什么会没光泽?
因为Ｓｎ的结晶在焊接表面变的 凹凸不平，再经过光的反射，所 以… Sn-Ag-Cu凝固時的模式图
溶融的锡膏
冷却 冷却
Sn的结晶被折出
凝固収縮
● Sn- Ag 系列：Sn-3.5 Ag ， Sn-3.0 Ag-0.5 Cu
● Sn- Cu 系列：Sn-0.7 Cu ， + 少量添加元素 对镀Sn- Pb 的产品要注意焊盘的剥离和锡膏的脱离。
无铅焊锡的选择
■ ■ ■
Sn-3.0Ag-0.5Cu 在焊接和波峰焊被广泛使用。
Sn-0.7Cu 在波峰焊中被使用.
Sn-Ag-Cu系列无铅焊锡的回流条件
■ 焊锡熔点.
Sn-Pb与无铅焊锡熔点对比
Sn-Pb：183℃ Sn-Ag-Cu：219℃
元件耐热温度 260℃
能够焊接的最低温度 200℃ 235℃以上必要. Sn-Pb 温度差 25℃ Sn-Ag-Cu
235℃
220℃
温度差 60℃
能够焊锡的最低温度 焊锡融点
电气
电子机器被使用后关于对有害物质的规则
2006 年 7 月实施（有些项目除外）
各国对铅使用的规则-2
■中国
制定了和欧州的RoHS差不多内容的法律。 作为规则制度対象的成员目录正在制定中。 在2006年2月公布《电子信息产品污染控制管理办法》 。 在此简称CMM,可登陆 /art/2006/03/02/art_521_7344.html 查阅
导致增大焊点金属层的体积,产生易脆的缺陷 焊点内部金属层的形成速率与焊接时间和温度有关 热量传导的控制
焊锡 Sn/Pb Sn 3.8Ag0.7Cu Sn0.7Cu +40C (MP) 223C (183C) 257C (217C) 267C (227C)
无铅焊接的温度比有铅焊接高出10C to 20C
焊接过程
焊接过程是热能量从热源向被焊物的热能量转移过程 (从烙铁头通过焊锡,助焊剂,管脚形成热能量转移)
维修中的操作要求及注意
使用不含有害物质的无铅材料: 无铅焊锡丝, 无铅锡膏,清洁济,助焊笔,清洗笔,吸锡线,易 碎标贴等. 无铅焊接过程控制 温度控制与烙铁系统选择 BGA的无铅焊接操作 正确选择热风枪
和Sn-Pb共晶锡膏 的不同
各种无铅焊锡的特性
无铅焊锡的种类
■焊锡 ● Sn- Ag 系列：Sn-3.5 Ag ， Sn-3.0 Ag-0.5 Cu ， Sn-(2-4) Ag-(1-6) Bi+(1-3 In) 因为熔点高，所以回流温度管理很重要。 从含有Bi 主板零件中，要注意由于铅的混入而造成融点降低。 ● Sn- Ag- In 系列：Sn-3.5Ag-(3-8In)+(Bi) 含有Bi 主板 ，要注意由于混入铅而造成的融点降低。 In价格高，埋藏量和产出量不多。 ● Sn- Zn 系列：Sn-9 Zn ， Sn-8 Zn-3 Bi 含Zn 系列的反应性高 , 但是在作业性方面比其他型号的焊锡要差。 在高温高湿度化的环境下强度降低。 ● Sn- Bi 系列：Sn-58 Bi ， Sn-57 Bi-1.0 Ag 含Bi要注意从主板和零件中因混入铅，而造成融点降低。 ■焊锡膏