無鉛焊接工藝研究論文.doc

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1、無鉛焊接工藝研究論文一、我們面對(duì)的無鉛焊接挑戰(zhàn)鉛是種特性十分適合焊接工藝的材料。當(dāng)我們將它除去后，到目前還無法找到一種能夠完全取代它的金屬或合金。當(dāng)我們?cè)诠に?、質(zhì)量、資源和成本等方面找到比較滿意的代用品時(shí)，我們?cè)诠に嚭统杀旧隙疾坏貌蛔龀鲎尣健６诠に嚿陷^不理想的情況有以下幾個(gè)方面。1．較高的焊接溫度。大多數(shù)的無鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統(tǒng)錫鉛焊料合金高。業(yè)界有少部份溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來處理，這就需要較高的焊接溫度。2．較差的潤(rùn)濕性。無鉛合金

2、也被發(fā)現(xiàn)具有較不良的潤(rùn)濕性能。這不利于焊點(diǎn)的形成，并對(duì)錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤(rùn)濕效果可以通過較高的溫度來提高，這又加強(qiáng)了無鉛對(duì)較高溫度的需求。熔化的金屬，一般在其熔點(diǎn)溫度上的潤(rùn)濕性是很差的，所以實(shí)際焊接中我們都需要在熔點(diǎn)溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤(rùn)濕。3．較長(zhǎng)的焊接時(shí)間。由于溫度提高了，為了避免器件或材料經(jīng)受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預(yù)熱，焊接的時(shí)間一般也需要增長(zhǎng)。以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢？總的來說就是器件或材料的熱損壞、焊點(diǎn)的外形和形成不良、以及因氧化造成的可

3、焊性問題等工藝故障。這些問題，在錫鉛技術(shù)中都屬于相對(duì)較好處理的。所以到了無鉛技術(shù)時(shí)，我們面對(duì)的焊接技術(shù)挑戰(zhàn)更大。二、工藝窗口簡(jiǎn)單來說，無鉛的工藝挑戰(zhàn)或工藝難處，在于其工藝窗口相對(duì)錫鉛技術(shù)來說是縮小了。例如器件的耐熱性，在錫鉛技術(shù)中一般為240℃，到了無鉛技術(shù)，IPC和JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中建議必須能夠承受260℃的峰值溫度。這提高只是20℃。但在合金熔點(diǎn)上，從錫鉛（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃卻是提高了34℃！這就使工藝窗口明顯縮小。使工藝的設(shè)置、調(diào)整和控制都更加困難。如果不采用較高

4、成本的低溫?zé)o鉛合金，你的最低溫度（約235℃4學(xué)海無涯），幾乎已經(jīng)是錫鉛技術(shù)中的最高焊接溫度了。而如果你采用美國(guó)NEMI的建議，也就是使用SAC305和焊接溫度在245到255℃時(shí)，你的熱-冷點(diǎn)溫度窗口只有10℃，而在錫鉛技術(shù)中這溫度窗口有30℃之多。無鉛器件的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，目前多認(rèn)同確保在260℃最高溫度上，這距離推薦的SAC305合金的最高焊接溫度只有5℃。如果我們考慮測(cè)量設(shè)置的系統(tǒng)誤差（注二）的需要保留6℃，以及業(yè)界許多回流的波動(dòng)性時(shí)，我們根本無法使用高達(dá)255℃的溫度。三、工藝設(shè)置回流焊接的工

5、藝設(shè)置，就是通過爐子的各溫區(qū)溫度，以及傳送鏈速度的設(shè)置來取得最適當(dāng)?shù)摹盎亓鳒囟惹€”的工作。最適當(dāng)?shù)囊馑迹硎緵]有單一的曲線是可以供所有用戶使用的，而必須配合用戶的材料選擇、板的設(shè)計(jì)、錫膏的選擇來決定。不論是錫鉛技術(shù)還是無鉛技術(shù)，其實(shí)工藝設(shè)置的方法都是一樣的。所不同的是其最終的參數(shù)值?；旧希瑹o鉛由于前面提到的工藝窗口縮小的問題，使得工藝設(shè)置的工作難度較高。這需要更高的工藝能力，以及對(duì)技術(shù)的了解和掌握上做得更完整更細(xì)化。工藝設(shè)置的首要條件，是用戶必須知道所要焊接產(chǎn)品的溫度時(shí)間要求。對(duì)于大多數(shù)用戶來

6、說，這就是回流曲線規(guī)范。為了方便技術(shù)管理，一般只制定了一個(gè)規(guī)范，規(guī)范中清楚地指出了各參數(shù)的調(diào)整極限。在錫鉛技術(shù)中，絕大多數(shù)用戶的這個(gè)規(guī)范曲線都來自錫膏供應(yīng)商的推薦。在工藝窗口較大的錫鉛技術(shù)中，人們遇到的問題似乎不大（但絕非沒有問題）。但進(jìn)入無鉛后，這種法未必可靠。原因是錫膏并非決定焊接溫度曲線的唯一因素，以及供應(yīng)商提供的曲線并不精確。在掌握工藝技術(shù)較好的企業(yè)中，選擇錫膏前都必須對(duì)錫膏等進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。器件焊端鍍層是另外一項(xiàng)沒有被仔細(xì)了解和控制的材料參數(shù)。鍍層的材料（例如NiPd或Sn等等）、鍍層的工

7、藝（例如無極電鍍，浸鍍等等）、以及鍍層的厚度，將決定用戶的庫(kù)存能力，可焊性以及質(zhì)量問題或故障模式。而這些也會(huì)因?yàn)闊o鉛技術(shù)到來而有所變化。以往不太需要注意的，現(xiàn)在也許會(huì)成為不得不給予關(guān)注的。PCB焊盤的鍍層也一樣，材料、工藝和厚度都必須了解和給予適當(dāng)?shù)目刂??？傊?，要有良好的工藝設(shè)置，用戶必須首先知道自己的材料和設(shè)計(jì)需求。從需求上制定應(yīng)該有的溫度曲線標(biāo)準(zhǔn)。4學(xué)海無涯四、工藝管制和監(jiān)控以上所談的內(nèi)容，如果掌握得好，就能協(xié)助用戶設(shè)置出一個(gè)較好的回流焊接工藝。而在整個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化過程中，以上的內(nèi)容要點(diǎn)可以協(xié)助

8、用戶進(jìn)行試制和試生產(chǎn)的工藝階段。當(dāng)以上工作處理好后，接下來的就是面對(duì)批量生產(chǎn)了。批量生產(chǎn)的重點(diǎn)，在與推動(dòng)快速生產(chǎn)的同時(shí)，確保每一個(gè)產(chǎn)品都是完好地被制造出來。所以我們就有所謂的質(zhì)量管理工作和責(zé)任部門。時(shí)至今日，大多數(shù)工廠的質(zhì)量管理，還是較依賴傳統(tǒng)的一些檢驗(yàn)和返修的做法。例如采用MVI（目檢）、AOI（自動(dòng)檢驗(yàn)）等手段，配合以一些量化統(tǒng)計(jì)做法如SPC等。但在今天的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)中，這些都屬于較落后的手段方法。以下指出幾個(gè)常遇到的缺點(diǎn)。1．對(duì)故障的改正成本高；2．屬于事后更正的概念，無法取