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PCBa SMT无铅工艺对无铅锡的几点要求
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PCBa SMT无铅工艺对无铅锡的几点要求
随着人们对环境要求越来越严格,出口欧盟国家和现在国内很多市场对环保的要求提高,线路板线路板焊接(smt)对无铅工艺的要求越来越严格。无铅锡膏作为无铅工艺的重要环节,它的性能是值得我们关注和控制的。有毒的金属,如果不加以控制,对人和周围的环境会造成巨大而深远的影响,欧洲国家早在2003年就开始立法对电子电气市场的有毒金属加以控制,以后的生产市场也会日益对无铅锡的使用提出严格的要求,这必然是一种趋势。我们将结合无铅锡的一些特点特性对无铅工艺带来的问题展开一系列论点:
一、无铅锡的选择
无铅锡的选择需要考虑很多的因素:熔点、机械强度、保质期、成本等。

 PCBa SMT无铅工艺对无铅锡的几点要求

最后Tin合金成了选择的对象,在富含Tin的合金中,Sn/Ag/Cu 系列又成为选择的目标。其中也经历了一系列的考察过程,因为考虑到焊点的机电性能,如抗拉强度、屈服强度、疲劳强度、塑性、导电率等等。最终两种具有相同熔点(217°C)且性能相似的合金成分:SnAg3Cu0.5(96.5%Sn,3%Ag,0.5%Cu)和SnAg3.8Cu0.7(95.5%Sn,3.8%Ag,0.7%Cu)成为无铅合金的主要选择。其中,SnAg3Cu0.5被日本、韩国厂商广泛采用,欧美企业更多选择 SnAg3.8Cu0.7合金。以上两种合金Multicore(均可以提供,代号分别为97SC和96SC。
二、印刷性能:
由于Sn/Ag/Cu合金的密度(7.5 g/mm3)比Sn-Pb合金的密度 (8.5g/mm3) 低,使用该种合金的无铅焊锡膏的印刷性比有铅锡膏差一些,如容易粘刮刀等。尽管如此,由于保证锡膏的良好的印刷性对于提高SMT的生产效率、降低成本十分重要,在合金成分相同的情况下,只有通过助焊剂成分的调整来提高锡膏的印刷性,如填充网孔能力、湿强度、抗冷/热坍塌及潮湿环境能力等,并最终提高印刷速度、改善印刷效果。
三、低温回流的重要性能:
由于无铅合金的熔点升高(Sn/Ag/Cu合金的熔点为217°C,Sn-Pb合金熔点为183°C),无铅工艺面临的首要问题便是回流焊时峰值温度的提高。电路板上面的最热点温度就可能达到的温度265度。值得注意的是:一方面,若无铅锡膏所要求的峰值温度较高,线路板最热点便容易达到265°C,而该温度已超过了目前所有元器件的耐温极限;另一方面,若系统误差和测量误差为负,同时锡膏的最低峰值温度较高,便会有冷焊问题的发生。因此为了保证元器件的安全性、以及焊点的可靠性,无铅锡膏的最低峰值温度应尽量低,即无铅锡膏低温回流特性在无铅焊接工艺中十分重要。
四、 空洞水平
空洞是回流焊接中常见的一种缺陷,尤其在BGA/CSP等元器件上的表现尤为突出。由于空洞的大小、位置、所占比例以及测量方面的差异性较大,至今对空洞水平的安全性评估仍未统一起来。有经验的工程师习惯将空洞比例低于15%-20%,无较大空洞,且不集中于连接处的有铅焊点认为是可接受的。
在无铅焊接中,空洞仍然是一个必需关注的问题。这是因为在熔融状态下,Sn/Ag/Cu合金比Sn-Pb合金的表面张力更大。如图4所示。表面张力的增加,势必会使气体在冷却阶段的外溢更加困难,使得空洞比例增加。这一点在无铅锡膏的研发过程中得到证实,早期无铅锡膏的主要问题之一便是空洞较多。作为新一代的无铅锡膏产品,Multicore(96SC LF320 AGS88增加了助焊剂在高温的活性,实现了技术上的长足飞跃,使得无铅焊点的空洞水平可降低到7.5%。

 

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