什么是无铅焊接？它具有哪些特点？

无铅焊料要有良好的润湿性；一般情况下，再流焊时焊料在液相线以上停留的时间为30~90秒，波峰焊时被焊接管脚及线路板基板面与锡液波峰接触的时间为4秒左右。

无铅焊接是指完全不使用含铅材料（主要指铅及其化合物）的电子元器件组装焊接工艺和技术。它主要采用替代合金（如锡-银-铜、锡-铜、锡-铋等）代替传统的锡-铅合金作为焊料，来实现电子元器件与电路板之间的可靠电气和机械连接。

无铅焊接的主要特点如下：

环保性：
- 核心驱动力： 这是无铅焊接最根本的特点和推动力。铅是一种有毒的重金属，对环境和人体健康（特别是神经系统）有严重危害。
- 符合法规： 为了减少电子废弃物（如废旧电脑、手机）中的铅污染，全球主要市场（如欧盟RoHS指令、中国《电子信息产品污染控制管理办法》等）都强制要求绝大多数电子产品采用无铅焊接工艺，限制或禁止铅的使用。
更高的焊接温度：
- 大多数无铅焊料合金（如SnAgCu，俗称SAC合金）的熔点（约217-227°C）显著高于传统的锡铅焊料（Sn63/Pb37的熔点为183°C）。
- 影响： 这要求：
  - 更高的回流焊炉温曲线峰值温度（通常需达到245°C或更高）。
  - 更高的波峰焊焊料槽温度。
  - 元器件和PCB基板需要能承受更高的温度而不损坏或变形（更高的耐热性要求）。
焊点外观变化：
- 无铅焊点通常光泽度较低，看起来更粗糙、暗淡或呈颗粒状。这是正常现象，主要由合金成分和凝固特性造成，并不代表焊点质量差（虽然初期常被误认为不良）。
- 润湿角可能稍大，焊点形状显得稍“圆润”或“饱满”。
焊料润湿性差异：
- 一般说来，无铅焊料的润湿性（流动性、铺展能力）比锡铅焊料差。
- 影响：
  - 可能导致焊接时填充能力稍差（尤其在通孔元件和细间距连接上）。
  - 要求使用活性更强的助焊剂来补偿。
  - 需要更精确地控制工艺参数（温度、时间、气氛）以保证良好的焊接效果。
可靠性特点：
- 长期可靠性（抗疲劳性）： 许多无铅焊料合金（如SAC305）在高温、热循环条件下表现出优于锡铅合金的机械疲劳和蠕变性能，寿命预期更长。
- 潜在的短期问题：
  - 机械冲击/跌落可靠性： 某些无铅合金（如高银含量的SAC）可能比锡铅或低银合金更脆，在高强度机械冲击下表现稍弱。
  - 锡须： 纯锡或高锡合金镀层（包括无铅元器件引脚上的镀锡）存在生长“锡须”的风险，可能导致短路失效。需通过工艺控制（如退火、采用哑光锡、添加合金元素等）和设计措施缓解。
  - 空洞/虚焊： 工艺控制不当（温度、气氛等）可能增加焊点空洞或其他缺陷的风险。
成本影响：
- 焊料成本： 无铅焊料（尤其是含银合金）的原材料成本通常高于锡铅焊料。
- 设备成本： 为适应更高的工艺温度，可能需要升级或更换焊接设备（如回流焊炉、波峰焊机），使其能稳定工作在更高温区。
- 能源消耗： 更高的工艺温度意味着更高的能源消耗。
- 工艺开发与质量控制成本： 需要投入更多资源进行无铅工艺的开发、优化和严格的质量控制。
健康与安全改善：
- 虽然焊接本身仍存在其他潜在危害（如高温、烟雾），但避免了铅的职业暴露风险，对生产线工人和电子废弃物处理人员的健康安全是有利的。

总结来说，无铅焊接的核心特点在于其环保属性（禁用有毒的铅），并由此衍生出焊接温度升高、焊料特性改变（润湿性、外观）、可靠性表现有差异以及成本增加等一系列技术特征。它是在环保法规驱动下发展起来的技术，已成为现代电子制造业的标准工艺。尽管存在一些技术挑战和成本上升，但其在环境保护和长期可靠性方面的优势使其成为必然趋势。成功的无铅焊接依赖于选择合适的合金、优化工艺参数、使用可靠的元器件和PCB材料，并实施严格的质量控制。