电子焊接材料环保简介

我们公司经过几年的研究，研制出了无VOC的无铅焊 料助焊剂，申请了专利已公布，专利申请号： 02134993.2，在中国专利信息网上可查到。这种产品在 福清冠捷，珠海松下，汤姆逊公司配合无铅焊料使用 都通过，焊接效果不错，可焊性达到要求，板面残留 少，电性能可靠。 现在很多厂家试用无铅焊料都希望采用无VOC的无 铅焊料助焊剂，考虑到环保一步到位。
目前我们了解Sony对六大有害物质的限制规定，Sony 公司制定了本公司的环保标准（SS-00259）在这个标准的 第3版本中，表4.2环境管理物质的主要对象和禁止供货时 期。（附件1） 规定了六大有害物质的禁用规定： a).镉 2005年1月1日开始要求以下材料不含镉： 开关、继电器，等电接点；温度保险丝的可熔体；玻 璃及玻璃涂料的颜料、染料，荧光显示器的荧光体，光 导电池，玻璃料电阻，焊锡（镉含量＞20PPM）。其他 要求见附件1。 b).铅 1）2004年底前：零件脚镀层无铅（铅含量＜100PPM） 焊锡无铅（铅含量＜1000PPM）
4．使用条件：
一般焊接温度设定比熔解温度高出50℃左右，对不同 无铅焊料，可在这个范围内调整，找出工艺适用的最佳温度。 由于焊接温度的提高，预热温度也相应提高，以防止 板子的弯曲，和 汽状元件的破裂。 采用合适的助焊剂改善焊料的润湿力，提高可焊性， 对一些易氧化的无铅焊料合金例如Sn-Zn，为防止焊料浮 渣生成，加合适的抗氧化剂、还原剂，在设备可采用N2 保护波峰焊，设计合适的焊料喷口。
4．助焊剂的选择：
（1）如果选用的无铅焊料润湿特别差，选用含VOC的助焊 剂较合适，因为这类助焊剂降低表面张力的能力比较 强，能增强焊料的润湿性，提高可焊性。 （2）如果选用通用的Sn-Ag-Cu无铅焊料，选用无VOC的焊 剂较合适，这类焊剂板面残留少，焊后板面干净，电 性能好，并且环保可一步到位。
电子焊接材料环保简介
目 录
一、目前世界对六大有害物质限制禁用情况
1. 六大有害物质对人体的危害 2. 六大有害物质限制使用情况
二、无铅焊料
1. 概况 2. 无铅焊料分类 3. 无铅焊料与Sn-Pb比优缺点 4. 无铅焊料的使用
三、无铅焊料助焊剂
1. 助焊剂的作用 2. 无铅焊料助焊剂 3. 助焊剂的环保要求 4. 助焊剂的选择
稀土元素可以改善性能，日本开发一种产品SN100C(Sn0.7CuNi)。
（3）Sn-Ag系列： 有优异的力学性能和抗蠕变疲劳特性。 Sn3.5Ag共晶 温度221℃，使用温度较高，银含量超过3.5%，容易脆化引 起龟裂，在Sn-Ag中添加Cu可以降低焊料的熔点，增加焊 料的润湿力，提高机械强度。因此，Sn-Ag-Cu得到普遍应 用，是目前用的最多的无铅焊料。各个国家都推出了自己 的产品，美国倾向于Sn-3.9Ag-0.6Cu，欧洲倾向于Sn-3.8Ag-
3．目前无铅焊料助焊剂的种类及特性：
（1）种类： 从无铅焊料助焊剂使用的溶剂分，含VOC的 无 铅焊料助焊剂；无VOC的无铅焊料助焊剂两大类。
（2）特点： a) 含VOC的无铅焊料助焊剂为了达到降低无铅焊料表面 张力增加润湿力的要求，固含都较高，日本的产品 固含都在12-14%左右，Rf的含VOC的无铅焊料助焊 剂固含8-11%，残留物中等，活性分级达到L0级。 b) 不含VOC无铅焊料助焊剂，固含较低，板面残留物少， 酸价较高。 Rf的产品，固含5-8%，酸值39.0±2.0，活性分级 L0 -M0级，焊后板面残留少，电性能好，我们公司的 产品，固含4-6%，酸值38.0±5.0，焊后残留物少，电 性能好，活性分级L0 -M0级。
217-218
SAC405 SafeF10 217-219 214-218
7.43
7.44 7.41
（4）Sn-Bi，Sn-In系列 这种系列的产品熔点远远低于Sn-Pb，但由于Bi增加焊 料的脆性，In价格昂贵，不可作Sn-Pb替代产品，实际应 用价值不高。
3.无铅焊料与Sn-Pb比较优缺点：
优点：1.无铅焊是环保焊料； 2.机械性能优越； 缺点：1. 熔点高，焊接温度相应提高； 2. 润湿性差，这是由于无铅焊表面张力高，表面 自由性能高； 3. 价格普遍比含铅焊料贵。
四、清洗剂
1. 破坏臭氧层物质（ODS）清洗剂 2.易挥发的有机化合物（Voc）清洗剂 3. 水基清洗剂
一、目前全世界对六大有害物质有限制禁用情况
1．六大有害质及对人体的危害 （1） 六大有害物质：铅、镉、汞、六价铬、聚澳联苯 （PBB）、聚澳二笨醚（PBDE） （2） 对人体的危害
有毒害 质 物 消化 系统 呼吸 系统 中枢 神经 心脏 生殖 系统 肝脏 皮肤 血液 肾脏 骨骼
0.7Cu，日本倾向于Sn-3Ag-0.5Cu和 Sn-3.5Ag-0.7Cu。实际 应用的产品：（收集到的）（见下表）
焊料成分
Sn96.5Ag3.0Cu0.5
市场牌号 熔点（℃） 密度（20℃）
SAC305 217-219 7.42
Sn95.7Ag3.6Cu0.75
Sn95.5Ag4.0Cu0.5 Sn96.0Ag2.5Cu0.5Bi
2）2005年1月1日：所有零部件和外部全部无铅（铅含 量 ＜100PPM） 3）其他的无铅要求见（附件1）
c).汞 2005年1月1日开始，小型日光灯，每支的含量 5mg以下，其他场合禁止使用汞。 d).六价铬 2005年1月1日开始，电镀防锈处理；含颜料的墨水、 涂料产品禁止含六价铬 。 e). PBB、PBDE的禁用情况见附件1。
铅
汞 六价铬
100PPM
1000PPM 1000PPM
PBB、PBDE
1000PPM
二、无铅焊料
1.概述 使用无铅焊料，1992年美国国会就提出在电子行业 组装中禁止使用含铅物质。日本对无铅焊料的响应最 积极，日本电子工业发展协会和日本焊接协会于1999年 到2000年实施为期两年的无铅焊料研究开发计划，投资 经费3.4亿元。日本电子工业协会于1998年决定，主动 在电子组装中除铅，目标是2002年50%电子产品达无铅， 2004年完全无铅，同时要求各大公司也要制定出自己的 计划。 *松下电器公司1998年10月开始应用Sn-Ag-Bi-In焊料， NEC1998年度，开始使用Sn-Ag-Cu系列焊料，1999年10 月又应用了利用焊剂改良了Sn-Zn-Bi系列的润湿性。
（2）美国：
国家没有制定限制六大有害物质的文件，有些大的公司， 像IBM认为欧盟的限定时间太快，提出异议，但欧盟不改 变限定日期。美国也只能跟随欧盟的限定，各大公司提出 了自己的限定使用要求，我们了解到的有Dell公司。 Dell的产品要求：
铅：
a).电气连接:（焊锡、触点、引脚等）目前不做要求，2006年6 月1日要求小于1000PPM； b).金属部件：钢合金＜3500PPM，铝合金＜4000PPM, 铜合金＜4000PPM；
2．无铅焊料助焊剂
由于无铅焊料性能与Sn-Pb有很大差异，所以必须研 制适合无铅焊料的焊剂。 （1）无铅焊料助焊剂的要求： a).无铅焊的焊接温度高，要求助焊剂的添加剂必须 适合无铅焊料的焊接温度。 b).要考虑无铅焊料合金的性质，无铅焊料助焊剂不 能使无铅焊料产生氧化 。 c).因为无铅焊料比Sn-Pb焊料的润湿能力差，无铅焊 料助焊剂帮助无铅焊料润湿能力要强。 e).无铅焊料助焊剂必须符合环保的要求。这一点非 常重要，无铅焊料是因为环保的要求采用的，如 果用的助焊剂达不到环保要求，结果还是达不到 环保要求 。
2.无铅焊料的类别
目前世界范围内已开发出的无Байду номын сангаас焊料合金种类繁多， 根据合金成分，大体上分为Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn，Sn-Bi， Sn-In等类别。 人们对无铅焊性能的评价基准是基于传统Sn-Pb钎料的 性能。要求无铅焊料的性能，尽可能的接近Sn-Pb焊料， 并且价格不能太高。
（1）Sn-Zn系列焊料的缺点一是在无铅焊料中润湿性最差， 二是容易氧化。必须在氮气保护下进行回流焊和波峰焊， 氮气保护的目的，是为了防止Sn-Zn焊料氧化，降低焊的 表面张力，提高润湿力。有的公司想利用助焊剂改善SnZn焊料的润湿性，现在还没有取得显著的效果。 （2）Sn-Cu，共晶点温度较高，倒如Sn0.7Cu共晶点227℃， 焊接温度接近280℃，现有的原件和设备，有点承受不了 这么高的温度，另外焊点桥联，元器件引脚中的铜向焊料 中溶解会改变钎料的成分和熔点，使波峰焊工艺参数不稳 定。但由于它价格便宜的制作，机械性能好 ，对杂质元 素敏感度低，等优点得到一些公司的应用。Sn-Cu中加入
（3）日本：
国家没有统一的限定六大有害物质的文件，但日本 对限定铅的禁用比其他国家都积极，他们提出2004年 底焊料全部无铅。各大公司都制定了自己的限定规划， Sony公司，制定了禁用六大有害物质的标准，并与SGS 公司ITS公司签定了测试六大有害物质的合同，规定了 测试方法和仪器，目前国内很多电子厂家都要求出据 SGS、ITS公司的六大有害物质测试报告，原因就是起 源于Sony公司。其实国内很多大的分析测试单位都具 备分析测试能力，有些比SGS、ITS中国代理公司还强， 但由于Sony没有找这些公司签定合同，所以很多电子 厂家认为，国内分析单位的报告不可靠。
铅
镉 铬（VI） 汞 PBB、PBDE
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在不完全燃烧的情况下，会产生剧毒的二恶英。
2．六大有害物质限制使用情况
（1）欧盟制定了限制使用六大有害物质的指令：
指令规定停止使用六大有害物质的时间为：2006年7月1 日，在这个时间以前逐步限制使用。 欧盟指令限定指标： 镉：100PPM； 铅：1000PPM； 汞：1000PPM； 六价铬：1000PPM； PBB、PBDE：1000PPM。