无铅回流焊 德科泰合 无铅再流焊的炉内气氛因素

1、德科泰合科技无铅再流焊的炉内气氛因素再流焊工艺参数对锡/银，锡/银/铜两种系列无铅焊膏影响的最新研究，文章着重介绍焊炉炉道内的气氛是十分敏感的再流焊工艺因素之一。关键词：无铅焊料，再流焊工艺，炉内气氛。1. 引 言人们将无铅焊料与共晶铅锡焊料进行比较时,最常用的参数是焊料合金的熔点,铅锡(Sn63/Pb37)焊料的熔点为183。无铅焊料合金的熔点就高得很多。从有关无铅焊料合金许多报道文章，能令人信任再流工艺过程最可靠的焊料合金几何都是锡/银，锡/银/铜两大系列的成员。电子制造业实现组装无铅化是一个复杂的问题，此时再流焊接的工艺窗口却从原来的窗口宽度47（铅/锡焊料：183-13（锡/银/铜熔点

2、：217）。如图 1所示；图 1铜焊盘上采用4种工艺变量对不同类型焊膏的影响进行分析。实验采用的l 再流焊加热曲线l 焊料合金l 焊剂l 炉内氧浓度2. 实验过程2.1 再流焊炉实验使用的再流焊炉的规格是;8,设置4条数据采样的再流加热曲线(图 2),一为锡/铅,5个热电偶，采集再2 实验再流焊温度曲线/氮）。充氮再流焊工艺，炉内维持表 1 由/铅及两种没设置予热温区的无铅焊接的峰值温度2。表;锡/铅(Sn63/Pb37),锡/银(Sn96.5/Ag3.5),锡/银/铜(Sn95.5Ag4.0Cu0.5)。全部焊料合金颗粒度符合ANSI/IPC-J-STD-006标准，颗粒等级3#。焊膏的合金

3、重量比；Sn63-90%，Sn96.5-89%,Cu0.5-89%。为达到印刷的一致性，无铅焊膏的金属含量较低。Sn63，Sn96.5两种焊膏选用免清洗,标准残余物水平焊剂,Cu0.5焊膏选用相同标准残余物水平焊剂,低残余物水平焊剂。2.3 印 刷焊膏印刷使用60金属刮刀,印刷速度1.0in/sec,较低的模板脱模速度。实验中采用连续印刷，使得焊膏搅拌均匀。德科泰合科技德科泰合科技2.4 模 板焊膏印刷使用5-mil厚,激光刻制模板,模板刻制图形由焊膏供应商提供,方孔尺寸为1020mil, 2040mil,图形以90间距10,20,30mil排列。2.5 测试样板062FR-4,9.06.0i

4、n铜层0.5oz ,OSP涂层。图 3 焊膏印刷照片3.实验结果图 3 所示焊膏印刷间距10mil,方孔尺寸1020mil,经再流焊后的显微照片,作焊膏铺展分析，结果见图4。在印制板上的湿润性无铅焊料明显不及共晶焊料。图 4 氮/空气气氛湿润性比较3.1 炉内气氛:氮/空气在氮气氛(低氧分量/氮)再流焊,改善湿润性,后有少量无色残余物，空气气氛再流焊后存留大量黑色残余物。3.2 再流焊温度曲线Cu0.5无铅焊膏在峰值温度230/250再流,间及温度不是湿润的主要因素。Cu0.5焊膏在空气中,显示不完全再流。这些焊点的形状与Boettinger况。3.3 Sn96.5/Cu0.5Sn96.5焊膏

5、在空气中再流,得到较大的铺展性,Cu0.5相比没明显差别,使用Cu0.5焊膏取代Sn96.53.4 低残余物/标准残余物免清洗Cu0.5焊膏,低残余物Cu0.5后,与空气再流比较,流,与空气再流比较,而且此类焊4. 结果讨论4.1;l ,(Tg),器件的温度条件金属化合物的厚度,所以欧洲业界确认无铅焊料的再流峰值温度不超过225。高残实际上，印制板的再流焊工艺曲凭经验讲，予热温度（曲线的平直区域）设置越接近峰值温度，印制板在峰值温度区的温差（T）越小。按照这个原则，本实验中采用的加热温度曲线，予热区温度210，峰值区的温差仅2，得到很好的结果。因此建议大尺寸印制板的无铅再流焊工艺，应设置予热区

6、，设置温度为焊料熔点以下几度，保温时间应足够长，保证PCB所有器件能在此温度平衡加热。实验的进一步工作是在一块大尺寸的印制板上安装6个热电偶（如图 5）。使用予热区的温差从16.4降到6.9(图6 所示)。图 5 PCB上热电偶安装位置图 6 印制板的再流焊工艺曲线比较德科泰合科技德科泰合科技4.2 焊剂的作用经再流焊搞温过程,从焊膏中分离的残留物会存在三个问题;l 焊剂氧化物,增加清洗难度l 影响自动测试(ATE)l 残留物的黑色污迹本实验采用氮气保护再流焊,结果证明上述这些问题得到减少或消去。4.3 可焊性表面张力小,则焊料的湿润性或可焊性就好。氧化物的表面张力与原来的焊料合金相比明显小。

7、由此得出氧化的液相焊料表面要比未被氧化的焊料合金具有良好的湿润性，但在实验中，事实并非如此简单。从生活中可联想起，雨滴落在清洁的玻离面能很好地粘着，Young-Dupre方程通常用来说明气相/液相/ 7）图 7 方程中的LV ，SV ，SL 分别表示液相/金属/气相，固相液相-金属界面每单位面积的自由能，表示接触角。对比Sn96.5与 Cu0.5两种焊膏显示Cu0.5 Grusd讲述了下面三种焊膏在铜焊盘上的接触角；l Sn63 : 11.1l Cu0.5: 33.9l Sn96.5: 34.2先前有关铜焊盘上薄/厚OSP涂层在再流焊高温过程变的更为严重。Lea对共晶焊接质量称；若要获得另5. 结 论,Cu0.5焊膏焊料合金的湿润性得到改善。在低氧分量的条件下，由此可得，对接触角大的界面改善可焊无铅焊料的熔点需要高OSP铜焊盘上,再流焊温度230,其湿润性未得到改善。在2