无铅焊接*新技术

　　1 引言一直以来，铅锡合金作为电子工业的主要封接材料，在电子部件装配上占主导地位。然而铅及铅化合物属剧毒物质，对人体及牲畜具有极大的毒性。尤其是近年来随着人们环保意识的增强和对于自身健康的关注，铅污染越来越受到人们的重视。

　　2003年7月13日，欧盟正式颁布WEEE/RoHS 法令，并明确要求其所有成员国必须在2004年8月13日以前将此指导法令纳入其法律条文中。该法令严格要求在电子信息产品中不得含有铅、汞、镉(cadmium)、六价铬(hexavalent chromium)，多溴联苯(polybroominated biphenyls PBB)及多溴二苯醚(polybrominated diphenyls ethers PBDE)。

　　严格的禁铅条例使电子封装产业对无铅焊接提出了更高的要求，已经成熟的锡铅焊料必须被性能相近或更高的无铅焊料所替代。但在工艺方法上，无铅焊料还存在很多缺点和不足，急需解决。

　　目前，国内三星贴片机关于无铅焊料和无铅钎料的**共有69条，从中可以看出我国自己的**申请速度在不断加快。多数**是在主要元素基础上，通过添加微量元素来改善焊料的性能，但有的**由于组元太多，在生产中会产生困难。同时，尽管现在有很多**，但是这些**范围的成分还没有达到*佳性能，不能满足所有要求。

　　2 无铅焊料的三大弱点

　　自欧盟颁布WEEE/RoHS法令以来，世界各国对无铅焊料都进行了大量的研究，无铅焊接技术也得到了长足的发展。但无铅焊料相对于Sn-Pb焊料而言仍存在三大不可忽视的弱点。

　　2.1 浸润性差

　　焊接的浸润性**主要表现为焊锡不扩展，焊锡的流动性差，焊锡没有布满整个焊盘而缺焊。浸润性较差，带来以下几方面的不足：

　　⑴容易产生接合**;

　　⑵为提高浸润性而对操作温度要更高;

　　⑶为提高浸润性而使用高活性的助焊剂，会导致焊点可靠性降低。

　　2.2 熔点高无铅焊接*新技术

　　无铅焊料普遍比Sn-Pb焊料的熔点高出30℃以上，由此会带来：三星贴片机对于耐热性较差的元器件容易造成热损伤;容易导致平面基板弯曲变形。

　　2.3 金属溶解速度快

　　金属溶解速度过快会导致以下几方面的问题。

　　⑴焊池中焊料由于溶铜、溶铅容易受到污染;

　　⑵被焊的基体易溶入到焊料中(例如铜细丝的溶解断裂);

　　⑶焊接时金属间化合物生长过剩;

　　⑷溶焊、回流焊的焊池材料因为金属溶解而被腐蚀，导致过早报废。

　　3 推荐使用的几种无铅焊料

　　日本及欧盟给出了目前在几种不同焊接工艺中可替代锡铅焊料的*佳无铅焊料，如表1所示。

　　3.1 Sn-Ag-Cu系无铅焊接*新技术

　　在几个候选合金系统中，Sn-Ag-Cu系是新一代代表性焊料，并正在世界范围内推广使用。这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性，因此也成为各种无铅焊接工艺中的**候补焊料。以下为几种推荐使用的Sn-Ag-Cu焊料配比。⑴ Sn96.5Ag3Cu0.5(日本，JEITA推荐);

　　⑵Sn95.5Ag3.8 Cu0.7(欧盟，IDEALS推荐);

　　⑶Sn95.5Ag3.9 Cu0.6 (Sn95.5Ag4.0Cu0.5 ，美国，

　　NEMI推荐)。有关无铅Sn-Ag-Cu合金焊料，在国内就有14 个、美国约22个已授权的**[1]。

　　3.1.1 Sn-Ag-Cu优点

　　⑴由于合金中弥散分布有微细的Ag 3Sn和Cu6Sn5等金属间化合物强化相，因此可实现优良的机械性能和高温稳定性;

　　⑵溶化温度区间(固相线和液相线的温度差)窄;

　　⑶Sn-Ag-Cu焊料可以满足各种形状需要，包括焊条、焊丝、焊球等;

　　⑷与镀Pb元器件兼容较好，由溶Pb引起的焊点剥离情况比其他无铅焊料少。

　　3.1.2 Sn-Ag-Cu缺点

　　⑴熔点比Sn-Pb共晶合金高，这是制约这种无铅焊料推广应用的技术瓶颈;

　　⑵浸润性比Sn-Pb焊料差。对于双面基板的组装，需要采取措施提高通孔的浸润性，如控制波峰焊参数，采用氮气保护性气氛等都相当有效 [2];