BGA無鉛焊接技術簡介

BGA無鉛焊接技術簡介

?鉛（Pb），是一種有毒的金屬，對人體有害。并且對自然環(huán)境有很大的破壞性，出于環(huán)境保護的要求，特別是ISO14000的導入，世界大多數(shù)國家開始禁止在焊接材料中使用含鉛的成分，即無鉛焊接（Leadfree）。
無鉛焊由無鉛焊料、無鉛焊接工具、無鉛焊接環(huán)境三部分組成，而這三部分中的每一項對于無鉛焊接的成功與否都是至關重要的。
一．? 無鉛焊料：
與傳統(tǒng)的含鉛焊料相比，無鉛焊料的原理就是由一些合金混合物來替代原有的鉛，其特點就是這種合金的熔融溫度要略高于含鉛焊料。
以Sn/Ag合金為例，其熔融溫度為221攝氏度，高于含鉛焊料的熔融溫度183攝氏度，而另一些無鉛焊料Sn/Ag/Cu熔點為218攝氏度、Sn/Ag/Cu/Sb熔點為217攝氏度。
二．? 無鉛焊接工具：
無鉛焊接工具與以往含鉛焊接相比，生產(chǎn)設備方面不會有太多的改變，而對于返修工藝來說，將面臨更大的挑戰(zhàn)。
如前段無鉛焊料中，已提及無鉛焊料的原理就是由一些合金混合物來替代原有的鉛，而這些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易氧化物，其氧化物CuO2與Cu相比硬度降低，就如同氧化鐵（鐵銹）。一旦無鉛焊料中的Cu在焊接過程中焊接時間過長，就容易造成被氧化，最終會成為產(chǎn)品質量的缺陷。
由此可以得出結論，焊接過程越短，焊接質量就越為可靠！
在目前市場上有多款面向于無鉛焊接領域的烙鐵.
1．? 4種烙鐵頭的溫度都設在329Co，每個烙鐵頭連續(xù)完成10個焊點，每個焊點的溫度達到同樣的溫度232Co時，完成下一個焊點。
當10個焊點都完成后，記錄每種烙鐵所用的全部時間如下：
METCAL——150秒? PACE——204秒
WELLER——245秒? HAKKO——316秒
該試驗表明，METCAL烙鐵所用時間最短，說明其功率輸出效率高，比HAKKO的速度快一倍以上。
2．如果使這4種烙鐵都保持同樣的焊接速度，即使每一個烙鐵所用時間都保持在150秒，其它烙鐵就必須升高烙鐵頭的溫度，而METCAL烙鐵仍維持329Co的溫度不變：
METCAL——150? 秒——329? Co? PACE——150? 秒——349? Co
WELLER——150? 秒——380? Co? HAKKO——150? 秒——409? Co
我們可以得出結論，Metcal? SP200的升溫速度比其它至少快25%，而比Hakko926ESD則要快一倍以上。
無鉛焊接雖然對焊接工具提出了更高的要求，但經(jīng)實驗我們發(fā)現(xiàn)部分無鉛烙鐵已經(jīng)能滿足現(xiàn)有無鉛焊料的要求，使用Metcal烙鐵更能有效的防止焊接過程中氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保了無鉛焊接的可靠性。
三．? 無鉛焊接環(huán)境：
無鉛焊接環(huán)境是指在無鉛焊接過程中，對無鉛焊接成功與否造成決定性因素的一些周圍環(huán)境。較為典型的例子，就是在無鉛回流焊、無鉛波峰焊、無鉛芯片級返修過程中是否有氮氣保護。
在前段無鉛焊接工具一節(jié)中提到的金屬物的氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，正是由于在焊接過程中有氧氣的存在，而氮氣保護正能避免該現(xiàn)象的發(fā)