了解铅和无铅波峰焊中使用的焊接技术之间的区别

在PCB组装过程中，波峰焊在固定印刷电路板上的元件方面起着决定性的作用。随着制造技术的逐步升级和人们的环保意识的提升，波峰焊进一步分为铅波焊和无铅波焊。内容差异肯定会带来制造技术方面的差异，只是为了确保最佳质量。因此，了解铅和无铅波峰焊中使用的焊接技术之间的区别非常重要。

焊料含量对比

•铅波焊中常用的焊料

a。共晶焊料：Sn37Pb 。它表现为单一均相，熔点为183℃，由两相（Sn和Pb）以不同的熔点混合。
b。焊料：Sn36Pb2Ag 。在SnPb焊料中混合了一点Ag，用于以下两个目的：
目标＃1：它可以降低焊料的熔化温度，如熔点为179°C的Sn36Pb2Ag，提高扩散性和焊接强度，使焊点美观闪亮。这种类型的焊料适用于石英晶体单元，陶瓷器件，热敏电阻，厚膜器件，集成电路（IC）和镀有Ag的元件。
目标＃2：阻止焊料和Ag在基座上相互扩散金属，Ag需要预先添加到焊料中。因此，可以阻止Ag在陶瓷和云母上扩散，Ag层不会剥落，这是这类焊料的主要应用特征。

•无铅波峰焊中常用的焊料

a。合金Sn3.0Ag0.5Cu（简称为SAC305）。它现在是熔化温度范围为217°C至220°C的行业中应用最广泛的元素。 Sn3.8Ag0.7Cu（简称为SAC387）是SnAgCu合金的单晶元素，熔点为217℃。
b。合金Sn0.7Cu 。 Sn0.7Cu作为SnCu系列合金的单晶元素，其熔化温度为227°C，比SAC305高9°C。因此，当焊接温度超过250°C时，它将不再适用于回流焊接。

波峰焊接工艺窗口

•引线波峰焊接

a。关于Sn37Pb的共晶焊料：

1）。波峰焊温度。在Sn37Pb共晶合金的焊接温度方面，它应比熔化温度高37°C。因此，理论焊接温度为220°C（183°C加37°C）。

焊接温度与焊接过程中焊锡浴的温度不相同。在波峰焊的整个过程中，熔化温度是焊锡浴温度和焊接工作温度之间的温度。为确保焊料具有出色的润湿性，在达到最低润湿温度后，焊锡浴温度必须进一步提高到250°C左右，以弥补其他热损失，从而在波峰焊中实现热平衡。

2）。波峰焊时间。为了获得最佳的波峰焊效果，焊点应在波峰焊中浸泡2到4秒。

b。对于Sn36Pb2Ag的焊料，可以使用Sn37Pb焊料作为参考来设置其波峰焊接工艺窗口。

•无铅波峰焊接

无铅波峰焊的温度选择是克服无铅焊料润湿性不足的重要方法。根据波峰焊接过程中的最佳润湿温度范围，通常情况下应选择比最高熔化温度高50°C的温度。因此，通常使用的推荐无铅焊料处理窗口如下所示，以获得最佳的润湿性捕获。

a。关于SAC305的焊料：
1）。波峰焊温度：250°C至260°C
2）。波峰焊时间：建议时间为3至5秒

b。关于合金Sn0.7Cu ：
1）。波峰焊温度：260°C至270°C
2）。波峰焊时间：相当于SAC305

磁通和预热

1。有机酸水基焊剂用于高活性的无铅波峰焊。
2。涂层重量与铅波焊接相同。

项目	引导波焊接	无铅波峰焊接
磁通类型和 涂层重量	1。有机酸醇基免洗助焊剂用于低活性的铅波焊。 2。使用的助焊剂含量应控制在300至750mg/dm 2 的范围内。
预热温度	在预热结束时，PCB的表面温度应控制在温度范围为70至80°C。	在预热结束时，PCB的表面温度应控制在100至130°C的范围内。
预热模式	根据实际情况可以应用一到三个预热区，每个预热区长度为600mm。 1。在第一预热区，应用中波波长红外加热装置，能够提供令人满意的红外能量和波长，以激活助焊剂中的活性物质，并阻止溶剂在开始阶段从材料中蒸发。第二和第三预热区利用强制对流加热，可以在进行波峰焊之前消除过量溶剂。	根据实际情况可以应用一到四个预热区，每个预热区为600mm长。结果1。在第一预热区，应用中波波长红外加热装置，能够提供令人满意的红外能量和波长，以激活助焊剂中的活性物质，并阻止溶剂在开始阶段从材料中蒸发。第二到第四预热区利用强制对流加热，以便在进行波峰焊之前可以消除过量的水。

 

波峰焊时间 - 温度曲线

波峰焊技术工艺参数主要集中在波峰焊的时间 - 温度曲线上。

•引线波峰焊接

当焊接Sn37Pb用作波峰焊中的焊料时，时间 - 温度曲线如下所示。

•无铅波峰焊接

由于无铅焊料等由于SAC305的润湿性比Sn37Pb差，因此当通孔元件经过波峰焊接时，往往会产生通孔缺陷。因此，必须对无铅波峰焊的时间 - 温度曲线进行一些修改，如下图所示。

波峰焊中的铜杂质控制

在波峰焊的焊锡槽中，随着铜含量变化0.2（wt）％，液相温度最多变化6°C。如此大的变化将导致液体焊料在性能不一致方面进行大的修改。此外，焊料流动性变得越来越低，损害波浪工艺的机械功能，同时焊接缺陷起来如桥接。因此，控制焊锡槽中的杂质铜非常重要。

•引线波峰焊接

铅波焊接焊锡槽中铜的控制基于以下两种物理现象：
a。密度差。当铜元素在焊料浴中熔化时，它将作为Cu 6 Sn 5 的金属化合物形式存在。由于Sn37Pb的密度为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态Sn37Pb表面。
b。熔点差。 Cu 6 Sn 5 的熔点比Sn37Pb的熔点高5至10℃，比SnPb的熔点高5至10℃。结果，焊料浴温度可以降低到低于Cu6Sn5的熔点温度，然后使用特殊工具来拾取铜和锡的铜，然后将其消除。最后，将利用具有高纯度的原始生态焊料来补充焊料浴。

•无铅波峰焊接

期间无铅波峰焊的工艺，当焊料中铜作为杂质达到1.55（wt）％时，建议焊料升级。因为一旦超过这个值，大多数无铅合金的润湿性都会急剧下降。就无铅波峰焊而言，SnCu化合物Cu 6 Sn 5 ，密度为8.3g/cm 3 ，高于SnAgCu和SnCu，导致SnCu化合物Cu 6 Sn 5 不能通过在液体焊料中散射而浮起，产生如此多的焊接缺陷。
b。就无铅波峰焊而言，当铜熔化成焊锡槽的速度和PCB焊锡槽中的铜与新供给焊料的稀释效应抵消时，焊锡槽中的铜含量将达到动态平衡，焊接必须在氮气保护下立即进行。