《成本管理成本控制无铅波峰焊接一种成本合理的升级办法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成本管理成本控制无铅波峰焊接一种成本合理的升级办法（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无铅波峰焊接:一种成本合理的升级方法随着无铅生产的不断增长，制造厂家正寻求通过将现有的波峰焊机升级，满足无铅组件的需求，以节省资金的方法。 By Tony Gyemant由于表面贴装元件占有优势地位，目前的再流焊接工艺已将重点放到无铅制造中。波峰焊接也必须向无铅技术转变，以避免同一个组件上含铅合金与不含铅合金混合到一起。人们普遍认为，只要把无铅焊料直接添加到现有的波峰焊机中，就可以实现由锡铅（SnPb)向无铅的转变。还有一种常见的误解，认为有必要在无铅工艺中采用一种新型的波峰焊机。如果要使无铅峰焊接工艺获得成功，就必须考虑改变整个工艺。大多数无铅焊料都具有良好的可焊性，但是，与锡铅焊料比较，却
2、呈现出润湿性下降的特性。由于润湿性是焊接的一个关键因素，并受到多个变量的影响，因此焊接工艺需要调整，这些变化将会影响机器参数的绝大部分。无铅合金的锡含量明显要比锡铅焊料的高，而且无铅合金需要更高的工艺温度。许多产品都是渐进式地转向无铅化，而许多制造厂家正在生产兼容无铅产品的波峰焊机。由于无铅合金的润湿特性不如锡铅焊料的好，所以，使用优良的焊剂化合物是至关重要的。此外，无铅焊接所需的较高温度，要求焊剂化合物能够承受高达130的预热温度和280的液化焊料温度下长达3秒钟。一般建议使用无挥发性有机化合物（VOC free)的水基焊剂。现有的波峰焊机需要较新的焊剂喷淋装置进行升级，以适用于挥发性有机化
3、合物（VOC）水基焊剂的加工处理。超声或喷嘴类型的焊剂喷涂设备效果最好，因为焊剂的液滴尺寸是可以控制的，而且在整个印制电路板（PCB）上可以喷涂连续均匀的图形。使用无挥发性有机化合物的焊剂，可以获得最小尺寸的液滴，可以得到良好的通孔渗透。在载入芯片或层流波时，为达到较高的温度，避免PCB过热，常常需要一个较长的预热区。PCB顶部达到适当的预热温度，对于降低焊接缺陷的影响最大。把从板子底部进行远红外加热的方法，与从板子顶部进行对流加热的方法结合在一起，可使PCB获得最佳得预热效果。无铅波峰焊接的预热要求，传送速度为120mm/min的加热区长度需达1.8米，而传送速度大于180mm/min的加热
4、区长度需达2.4米。有效的升级方法是：用一种外置的焊剂喷涂机替代现有的焊剂喷涂机。这不仅可以改善焊剂应用的质量，还可以释放波峰焊机内的空间。对于熔点为217的锡-银-铜合金（SnAgCu）,焊锡锅的温度应在260-270之间。对于高熔点的合金，如锡-铜（SnCu),焊接温度可在270-280之间。由于无铅合金的润湿特性较差，需要较长的接触时间，所以，通常都要改变层流焊嘴的特性。通常会减小芯片与层流波之间的距离，以便最大限度地减少接触点之间的温度下降。增加层流波长度可以改善润湿性，同时可以提高预热量，产生类似的效果。降低层流波的压力头高度，可以减小溢出焊料的距离，从而减少浮渣量。与锡铅焊料比较，
5、大多数无铅合金由于增加了锡的含量，在焊料液化时会很快氧化。由于工艺温度较高，就会很快形成由锡氧（SnO and SnO2)构成的氧化物和浮渣。焊锡锅中的惰性氮气氛使得液化焊料尽量少暴露于氧气氛下,从而减少浮渣量。降低氧化的速率并聚焦浮渣，可明显提高焊料性能。裸铜上的OSP涂层很快取代了传统的热风整平（HASL）板涂层，使得人们必须权衡铅污染和铜污染的潜在影响问题。由于无铅波峰焊接得到广泛应用，由于无铅合金的铜的溶解速率较高要求增加对焊锡锅的保养维护，引发了一系列的问题。在长时间的操作过程中，焊锡锅中某些无铅合金的流动逐渐缓慢下来。这是由于焊锡锅底部的铜-锡金属间化合物（CuSn)的聚集所造成的
6、。使用标准的锡铅波峰焊接，其铜-锡金属间化合物是流动的，这类问题就不存在了。在标准的锡-铅波峰焊炉中，像铜这样的杂质在其聚集时与锡形成金属间化合物。降低焊锅的温度，让焊锅闲置几个小时，撇去其表面的浮渣，可以轻松地去除金属间化合物。这种方法很奏效，因为铜-锡金属间化合物（CuSn)的密度为8.28,而锡-铅(SnPb)的密度为8.80,铜-锡金属间化合物可以流动。对锡铅焊炉进行周期性的保养维护，可使铜含量保持在0.15-3%之间，这一范围是可以接受的。锡-铜或锡-银-铜无铅焊料合金的密度小于锡铅焊料的密度（见表）。铜-锡金属间化合物不是在表面上浮动，而是渗透于无铅合金中，并弥散于整个焊锡锅中。此
7、外，有些无铅合金溶解铜速度也比锡-铅的快。这是由于铜聚集和焊锡锅的杂质以较快的速率形成的结果，这样，就需要经常性地更换焊锡锅中的焊料，或进行彻底的清理。根据研究结果，我们建议，当装有无铅合金的焊锡锅中的铜杂质达到1.55%时，必须倒掉焊锡锅合金活性就低。超过这个值，多数无铅合金活性就低，铜杂质高于1.9-2.0%时，就会损坏涡轮、导流板和焊锡锅。由于在高温下，锡是有腐蚀性的，所以，许多无铅合金会导致用于涡轮、导流板和焊锡锅中的基体金属腐蚀。许多基体金属如不锈钢或铸铁的表面，常常会出现锈斑，而且在延长与无铅合金的接触时间后开始溶解。这样的沥滤过程，将释放出铁（Fe)粒子，使得焊料合金遭受污染。在
8、使用无铅合金时，焊锡锅材料，如不锈钢，仅经几个月的操作后就会被损坏。使用高标号的不锈钢在某种程度上会降低这种效应，已有抗腐蚀的表面涂层申请了专利。然而，因为需用较高水准的保养维护，才能去除浸入焊锡锅底部的铜金属间化合物，表面涂层有可能会出现划痕。一段时间之后，划痕增多会破坏表面涂层，结果导致基体金属腐蚀，焊锡锅受到污染。在没有保护的情况下，用这些基体金属制成的零部件，在仅仅使用了一、二年的时间后，其质量就会下降到需要更换的程度。有些基体金属是防除锡的，不过，这类材料的成本过高。而钛是防除锡的。传统的基体金属制造的焊料泵和导流板，应用于无铅焊接中，会频率发生磨损，引起人们重新考虑钛的使用问题。改装盒可替代涡轮、导流板和焊料喷嘴，其零部件都是用钛制造的，可满足无铅应用的长期使用要求（见图1）。可将钛焊炉衬装到现有的铸铁焊炉内，这样，现有的波峰焊机就可用于无铅工艺中了（见图2)。可将这种钛质的炉衬用于各种不同类型的波峰焊机的改装。这种方法不存在铁溶解的问题，可使焊料杂质降到最低限度，而且不需对焊锡锅进行周期性的倾倒。结论采用外置的焊剂喷涂机、新的预热组件、焊锡锅改装盒和钛焊炉衬，对现有的波峰焊机进行升级，可以降低向无铅波峰焊过渡的成本。尤其是当将一种升级方案应用于旧的波峰焊机时。这种方法提供了有效的无铅性能，而成本仅为一台新设备价格的几分之一。
