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1、??????????????????????????>SMT無鉛工藝對無鉛錫膏的幾個要求楊慶江張辛郁（HenkelLoctite(China)Co.,Ltd.）摘要：SMT無鉛工藝的步伐越來越近，無鉛錫膏作為無鉛工藝的重要一環(huán)，它的性能表現(xiàn)也越來越多引起人?們的關注。本文結合漢高樂泰公司的最新無鉛錫膏產(chǎn)品Multicore96SCLF320AGS88分析了無鉛錫膏如何滿足無鉛工藝的幾個要求。關鍵詞：SMT無鉛工藝Sn/Ag/Cu合金低溫回流空洞水平眾所周知鉛是有毒金屬，如不加以控制，將會對人體和周圍環(huán)境造成巨大而深遠的影響。歐洲議會2003年底已
2、經(jīng)通過立法，要求從2006年7月開始，在歐洲銷售的電氣和電子設備不得含有鉛和其它有害物質。中國等國家的相關法律也正在醞釀之中。由此可見，SMT的無鉛工藝已經(jīng)成為我們必然的選擇。本文以無鉛錫膏的研發(fā)為基礎，針對無鉛工藝帶來的幾個問題，如合金的選擇、印刷性、低?溫回流、空洞水平等展開討論，同時，向大家介紹了最新一代無鉛錫膏產(chǎn)品Multicore96SCLF320AGS88相應特性。1.無鉛合金的選擇為了找到適合的無鉛合金來替代傳統(tǒng)的Sn-Pb合金，人們曾做過許多的嘗試。這是因為無鉛合金的選擇需要考慮的因素很多，如熔點、機械強度、保質期、成本等。表1列
3、舉了三種主要無鉛合金的比較結果。合金類型熔點（度）主要問題TinRich209—227熔點稍有升高TinZinc(Bi)190容易氧化，保質困難TinBi137強度很差表1三種無鉛合金的比較結果人們最終把目標鎖定在富含Tin的合金上，在富含Tin的合金中，Sn/Ag/Cu系列又成為選擇的目標。而Sn，Ag，Cu三種合金成份比例的確定也經(jīng)歷了一段探索的過程，這主要是考慮到焊點的機電性能，如抗拉強度、屈服強度、疲勞強度、塑性、導電率等等。最終兩種具有相同熔點（217°C）且性能相似的合金成分：SnAg3Cu0.5(96.5%Sn,3%Ag,0.5%C
4、u)和SnAg3.8Cu0.7(95.5%Sn,3.8%Ag,0.7%Cu)成為無鉛合金的主要選擇。其中，SnAg3Cu0.5被日本、韓國?廠商廣泛采用，歐美企業(yè)更多選擇SnAg3.8Cu0.7合金。以上兩種合金Multicore均可以提供，代號分別為97SC和96SC。2.印刷性33由于Sn/Ag/Cu合金的密度(7.5g/mm)比Sn-Pb合金的密度(8.5g/mm)低，使用該種合金的無鉛焊錫膏的印刷性比有鉛錫膏差一些,如容易粘刮刀等。盡管如此，由于保證錫膏的良好的印刷性對于提高SMT的生產(chǎn)效率、降低成本十分重要，在合金成分相同的情況下，只有
5、通過助焊劑成分的調(diào)第1頁??????????????????????????>整來提高錫膏的印刷性，如填充網(wǎng)孔能力、濕強度、抗冷/熱坍塌及潮濕環(huán)境能力等，并最終提高印刷速度、改善印刷效果。?圖1為Multicore96SCLF320AGS88的印刷實驗結果。由圖1可知該產(chǎn)品的可印刷速度范圍為25mm/s–175mm/s（圖中的綠色部分表示印刷效果好）。事實證明，通過調(diào)整助焊劑成分和比例，無鉛錫膏可以具有與有鉛錫膏同樣的高速印刷操作窗口。?圖1Multicore96SCLF320AGS88印刷結果3.低溫回流的重要性由于無鉛合金的熔點升高（Sn/A
6、g/Cu合金的熔點為217°C，Sn-Pb合金熔點為183°C），無鉛工藝面臨的首要問題便是回流焊時峰值溫度的提高。在圖2中描述了無鉛錫膏回流焊接時，在最壞情況假設下（線路板最復雜，系統(tǒng)誤差和測量誤差為正，以及滿足充分浸潤的條件），線路板上最熱點溫度可能達到的溫度（265°C）。圖中最冷點235°C是為保證充分浸潤的建議條件。值得注意的是：一方面，若無鉛錫膏所要求的峰值溫度較高，線路板最熱點便容易達到265°C，而該溫度已超過了目前所有元器件的耐溫極限；另一方面，若系統(tǒng)誤差和測量誤差為負，同時錫膏的最低峰值溫度較高，便會有冷焊問題的發(fā)生。因此為了
7、保證元器件的安全性、以及焊點的可靠性，無鉛錫膏的最低峰值溫度應盡量低，即無鉛錫膏低溫回流特性在無鉛焊接工藝中十分重要。線路板溫差+20°C最熱點265°C系統(tǒng)誤差+5°C更長預熱時間測量誤差+5°C最冷點235°C熔點217°C充分浸潤+20°C圖2無鉛焊接時線路板上最熱點溫度（最壞情況預估）?值得一提的是，Multicore的領先技術、獨特配方成功地解決了這一難題，無鉛錫膏96SCLF320AGS88的最低回流溫度僅為229°C，這就意味著應用該款錫膏進行焊接時，可以僅比217°C的合金熔點高出12°C（保證一定的回流時間）。這樣不但可以很好地
8、解決可靠性、冷焊等問題，更可以減少生第2頁??????????????????????????>產(chǎn)工藝方面的調(diào)整，以節(jié)約成本。圖3為該款
