了解鉛和無鉛波峰焊中使用的焊接技術(shù)之間的區(qū)別

在PCB組裝過程中，波峰焊在固定印刷電路板上的元件方面起著決定性的作用。隨著制造技術(shù)的逐步升級和人們的環(huán)保意識的提升，波峰焊進一步分為鉛波焊和無鉛波焊。內(nèi)容差異肯定會帶來制造技術(shù)方面的差異，只是為了確保最佳質(zhì)量。因此，了解鉛和無鉛波峰焊中使用的焊接技術(shù)之間的區(qū)別非常重要。

焊料含量對比

?鉛波焊中常用的焊料

a。共晶焊料：Sn37Pb 。它表現(xiàn)為單一均相，熔點為183℃，由兩相（Sn和Pb）以不同的熔點混合。
b。焊料：Sn36Pb2Ag 。在SnPb焊料中混合了一點Ag，用于以下兩個目的：
目標＃1：它可以降低焊料的熔化溫度，如熔點為179°C的Sn36Pb2Ag，提高擴散性和焊接強度，使焊點美觀閃亮。這種類型的焊料適用于石英晶體單元，陶瓷器件，熱敏電阻，厚膜器件，集成電路（IC）和鍍有Ag的元件。
目標＃2：阻止焊料和Ag在基座上相互擴散金屬，Ag需要預先添加到焊料中。因此，可以阻止Ag在陶瓷和云母上擴散，Ag層不會剝落，這是這類焊料的主要應用特征。

?無鉛波峰焊中常用的焊料

a。合金Sn3.0Ag0.5Cu（簡稱為SAC305）。它現(xiàn)在是熔化溫度范圍為217°C至220°C的行業(yè)中應用最廣泛的元素。 Sn3.8Ag0.7Cu（簡稱為SAC387）是SnAgCu合金的單晶元素，熔點為217℃。
b。合金Sn0.7Cu 。 Sn0.7Cu作為SnCu系列合金的單晶元素，其熔化溫度為227°C，比SAC305高9°C。因此，當焊接溫度超過250°C時，它將不再適用于回流焊接。

波峰焊接工藝窗口

?引線波峰焊接

a。關于Sn37Pb的共晶焊料：

1）。波峰焊溫度。在Sn37Pb共晶合金的焊接溫度方面，它應比熔化溫度高37°C。因此，理論焊接溫度為220°C（183°C加37°C）。

焊接溫度與焊接過程中焊錫浴的溫度不相同。在波峰焊的整個過程中，熔化溫度是焊錫浴溫度和焊接工作溫度之間的溫度。為確保焊料具有出色的潤濕性，在達到最低潤濕溫度后，焊錫浴溫度必須進一步提高到250°C左右，以彌補其他熱損失，從而在波峰焊中實現(xiàn)熱平衡。

2）。波峰焊時間。為了獲得最佳的波峰焊效果，焊點應在波峰焊中浸泡2到4秒。

b。對于Sn36Pb2Ag的焊料，可以使用Sn37Pb焊料作為參考來設置其波峰焊接工藝窗口。

?無鉛波峰焊接

無鉛波峰焊的溫度選擇是克服無鉛焊料潤濕性不足的重要方法。根據(jù)波峰焊接過程中的最佳潤濕溫度范圍，通常情況下應選擇比最高熔化溫度高50°C的溫度。因此，通常使用的推薦無鉛焊料處理窗口如下所示，以獲得最佳的潤濕性捕獲。

a。關于SAC305的焊料：
1）。波峰焊溫度：250°C至260°C
2）。波峰焊時間：建議時間為3至5秒

b。關于合金Sn0.7Cu ：
1）。波峰焊溫度：260°C至270°C
2）。波峰焊時間：相當于SAC305

磁通和預熱

1。有機酸水基焊劑用于高活性的無鉛波峰焊。
2。涂層重量與鉛波焊接相同。

波峰焊時間 - 溫度曲線

波峰焊技術(shù)工藝參數(shù)主要集中在波峰焊的時間 - 溫度曲線上。

?引線波峰焊接

當焊接Sn37Pb用作波峰焊中的焊料時，時間 - 溫度曲線如下所示。

?無鉛波峰焊接

由于無鉛焊料等由于SAC305的潤濕性比Sn37Pb差，因此當通孔元件經(jīng)過波峰焊接時，往往會產(chǎn)生通孔缺陷。因此，必須對無鉛波峰焊的時間 - 溫度曲線進行一些修改，如下圖所示。

波峰焊中的銅雜質(zhì)控制

在波峰焊的焊錫槽中，隨著銅含量變化0.2（wt）％，液相溫度最多變化6°C。如此大的變化將導致液體焊料在性能不一致方面進行大的修改。此外，焊料流動性變得越來越低，損害波浪工藝的機械功能，同時焊接缺陷起來如橋接。因此，控制焊錫槽中的雜質(zhì)銅非常重要。

?引線波峰焊接

鉛波焊接焊錫槽中銅的控制基于以下兩種物理現(xiàn)象：
a。密度差。當銅元素在焊料浴中熔化時，它將作為Cu 6 Sn 5 的金屬化合物形式存在。由于Sn37Pb的密度為8.5g/cm 3 ，因此Cu 6 Sn 5 8.3 g/cm 3 ，后者漂浮在焊料槽中的液態(tài)Sn37Pb表面。
b。熔點差。 Cu 6 Sn 5 的熔點比Sn37Pb的熔點高5至10℃，比SnPb的熔點高5至10℃。結(jié)果，焊料浴溫度可以降低到低于Cu6Sn5的熔點溫度，然后使用特殊工具來拾取銅和錫的銅，然后將其消除。最后，將利用具有高純度的原始生態(tài)焊料來補充焊料浴。

?無鉛波峰焊接

期間無鉛波峰焊的工藝，當焊料中銅作為雜質(zhì)達到1.55（wt）％時，建議焊料升級。因為一旦超過這個值，大多數(shù)無鉛合金的潤濕性都會急劇下降。就無鉛波峰焊而言，SnCu化合物Cu 6 Sn 5 ，密度為8.3g/cm 3 ，高于SnAgCu和SnCu，導致SnCu化合物Cu 6 Sn 5 不能通過在液體焊料中散射而浮起，產(chǎn)生如此多的焊接缺陷。
b。就無鉛波峰焊而言，當銅熔化成焊錫槽的速度和PCB焊錫槽中的銅與新供給焊料的稀釋效應抵消時，焊錫槽中的銅含量將達到動態(tài)平衡，焊接必須在氮氣保護下立即進行。