什么是無(wú)鉛回流焊接?應(yīng)用中有什么特點(diǎn)與對(duì)策?相信很多人都不知道,那么今天就由無(wú)鉛回流焊錫機(jī)廠家來(lái)給大家講講。
無(wú)鉛回流焊屬于回流焊的一種。早期回流焊的焊料都是用含鉛的材料。隨著環(huán)保思想的深入,人們?cè)絹?lái)越重視無(wú)鉛技術(shù)(即現(xiàn)如今的無(wú)鉛回流焊接)。在材料上,尤其是焊料上的變化大。而在工藝方面,影響大的是焊接工藝。這主要來(lái)自焊料合金的特性以及相應(yīng)助焊劑的不同所造成的
1、無(wú)鉛焊接的主要特點(diǎn)
(1)高溫、熔點(diǎn)比傳統(tǒng)有鉛共晶焊料高34℃左右。
(2)表面張力大、潤(rùn)濕性差。
(3)工藝窗口小,質(zhì)量控制難度大。
2、回流焊無(wú)鉛焊接的特點(diǎn)及對(duì)策:
(1)在升溫區(qū),有鉛焊接從25℃升到100℃sec只需要60-90sec;而無(wú)鉛焊接從25℃升到110℃需要,其升溫時(shí)間比有鉛要延長(zhǎng)一倍,當(dāng)多層板、大板以及有大熱容量元器件的復(fù)雜印制電路板時(shí),為了使整個(gè)PCB溫度均勻,減小PCB及大小元器件的溫差Δt,無(wú)鉛焊接需要緩慢升溫。由此可以看出無(wú)鉛焊接要求焊接設(shè)備升溫、預(yù)熱區(qū)長(zhǎng)度要加長(zhǎng)。
(2)在快速升溫區(qū),(助焊劑浸潤(rùn)區(qū)),有鉛焊接從150℃升到183℃,升溫33℃,可允許在之間完成,其升溫速率為0.55-1℃/sec;而無(wú)鉛焊接從150℃升到217℃,升溫67℃,只允許在50-70sec之間完成,其升溫速率為0.96-1.34℃/sec,要求升溫速率比有鉛高30%左右,溫度越高升溫越困難,如果升溫速率提不上去,長(zhǎng)時(shí)間處在高溫下會(huì)使焊膏中助焊劑提前結(jié)束活化反應(yīng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)PCB焊盤,元件引腳和焊膏中的焊料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良。為了提高助焊劑浸潤(rùn)區(qū)的升溫斜率,應(yīng)增加回流區(qū)的數(shù)目或提高加熱功率。由于高溫和浸潤(rùn)性差,要求提高焊膏中助焊劑的活動(dòng)化溫度和活性。
(3)再看回流區(qū),有鉛的峰值溫度為210-230℃,無(wú)鉛的峰值溫度為235-245℃,由于FR-4基材PCB的極限溫度為240℃,由此可以看出有鉛焊接時(shí),允許有30℃的波動(dòng)范圍,工藝窗口比較寬松;而無(wú)鉛焊接時(shí),只允許有5℃的波動(dòng)范圍,工藝窗口非常窄。在實(shí)際回流焊中,在同一塊PCB上,由于不同位置銅的分布面積不同,不同位置上元器件的大小、元器件密集程度不同,因此PCB表面的溫度是不均勻的。回流焊時(shí)如果最小峰值溫度為235℃,大峰值溫度取決于板面的溫差Δt,它取決于板的尺寸、厚度、層數(shù)、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和熱容量。擁有大而復(fù)雜元件(如CBGA、CCGA等)的大、厚印制板,典型Δt高達(dá)20-25℃。為了減小PCB表面的Δt,滿足微小的無(wú)鉛工藝窗口。再流焊爐的熱容量和橫向溫差也是保證無(wú)鉛焊接質(zhì)量很重要的因素。一般要求再流焊爐橫向溫差<2℃,為了減小爐子橫向溫差Δt,除了采取更好的爐體保溫措施,還可采用對(duì)導(dǎo)軌加熱的方法。因?yàn)閷?dǎo)軌容易散熱,一般在靠近導(dǎo)軌處的溫度箭微低一些。由于無(wú)鉛比有鉛的熔點(diǎn)高34℃,因此要求無(wú)鉛焊接設(shè)備耐高溫,抗腐蝕。對(duì)于大尺寸的PCB要求設(shè)備的導(dǎo)軌增加中間支撐。
(4)在冷卻區(qū),由于回流區(qū)的峰值溫度高,為了防止由于焊點(diǎn)冷卻凝固時(shí)間長(zhǎng),造成焊點(diǎn)結(jié)晶顆粒長(zhǎng)大;另外,加速冷卻可以防止產(chǎn)生偏析,避免枝狀結(jié)晶的形成,因此要求焊接設(shè)備增加冷卻裝置,使焊點(diǎn)快速降溫。