傳統(tǒng)的錫鉛焊料在電子裝聯(lián)中已經(jīng)應(yīng)用了近一個世紀(jì)。Sn63/Pb37共晶焊料的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、抗蝕性、抗拉和抗疲勞、機械強度、工藝性都是非常優(yōu)秀的,而且資源豐富,價格便宜。是一種極為理想的電子焊接材料。但由于鉛對人類的生活環(huán)境的污染太大,波峰焊開始漸漸從有鉛向無鉛轉(zhuǎn)型。據(jù)統(tǒng)計,某些地區(qū)地下水的含鉛量已超標(biāo)30倍。
雖然國際國內(nèi)都在不同程度的應(yīng)用無鉛技術(shù),但目前還處于過渡和起步階段,從理論到應(yīng)用都還不成熟。沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),對無鉛焊接的焊點可靠性還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識,因此無論國際國內(nèi)無鉛應(yīng)用技術(shù)非?;靵y,大多企業(yè)雖然焊接材料無鉛化了,但元器件焊端仍然有鉛。究竟哪一種無鉛焊料更好?哪一種PCB焊盤鍍層對無鉛焊更有利?哪一種元器件焊端材料對無鉛焊接焊點可靠性更有利?什么樣的溫度曲線最合理?無鉛焊對印刷、焊接、檢測等設(shè)備究竟有什么要求等都沒有明確的說法。總之,對無鉛焊接技術(shù)眾說紛紜,各有一套說法、各有一套做法。這種狀態(tài)對無鉛焊接產(chǎn)品的可靠性非常不利。因此目前迫切需要加快對無鉛焊接技術(shù)從理論到應(yīng)用的研究。
無鉛波峰焊接技術(shù)的現(xiàn)狀。無鉛焊料合金成分的標(biāo)準(zhǔn)化目前還沒有明確的規(guī)定。IPC等大多數(shù)商業(yè)協(xié)會的意見:鉛含<0.1-0.2WT%(傾向<0.1%,并且不含任何其它有毒元素的合金稱為無鉛焊料合金。無鉛化的核心和首要任務(wù)是無鉛焊料。據(jù)統(tǒng)計全球范圍內(nèi)共研制出焊膏、焊絲、波峰焊棒材100多種無鉛焊料,但真正公認(rèn)能用的只有幾種。
目前最有可能替代Sn/Pb焊料的合金材料。以Sn為主,添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金屬元素,構(gòu)成二元、三元或多元合金,通過添加金屬元素來改善合金性能,提高可焊性、可靠性。主要有:Sn-Bi系焊料合金,Sn-Ag共晶合金,Sn-Ag-Cu三元合金,Sn-Cu系焊料合金,Sn-Zn系焊料合金(僅日本開發(fā)應(yīng)用),Sn-Bi系焊料合金,Sn-In和Sn-Pb 系合金。
目前應(yīng)用最多的無鉛焊料合金三元共晶形式的Sn95.8Ag3.5Cu0.7(美國)和三元近共晶形式的Sn96.5Ag3.0Cu0.5(日本)是目前應(yīng)用最多的用于再流焊的無鉛焊料。其熔點為216-220℃左右。由于Sn95.8Ag3.5Cu0.7無鉛焊料美國已經(jīng)有了zhuanli權(quán),另外由于Ag含量為3.0WT%的焊料沒有zhuanli權(quán),價格較便宜,焊點質(zhì)量較好,因此IPC推薦采用Ag含量為3.0WT%(重量百分比)的Sn-Ag-Cu焊料。Sn-0.7Cu-Ni焊料合金用于波峰焊,其熔點為227℃。
雖然Sn基無鉛合金已經(jīng)被較廣泛應(yīng)用,與Sn63Pb37共晶焊料相比無鉛合金焊料較仍然有一些問題問題。