無鉛焊錫替代方案

1、無鉛焊錫替代方案美國(guó)、歐洲、國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織及中國(guó)的可借鑒標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的可借鑒標(biāo)準(zhǔn)管道焊接用焊料及助焊劑中鉛含量應(yīng)低于 0.2wt%；2000年6月，美國(guó)IPC Lead-Free Roadmap第4版發(fā)表，建議美國(guó)企業(yè)界于2001年推出無鉛化電子產(chǎn) 品,2004年全面實(shí)現(xiàn)無鉛化。歐洲的可借鑒標(biāo)準(zhǔn)管道焊接用焊料及助焊劑中鉛含量應(yīng)低于0.1wt%;2003年2月13日歐洲 議會(huì) 與聯(lián)盟部長(zhǎng)會(huì)議組織，正式批準(zhǔn)WEEE和ROHS的官方指令生效，強(qiáng)制要求自2006年7月1日起，在歐洲市場(chǎng)上銷售的電子產(chǎn)品必須為無鉛的電子產(chǎn) 品；（個(gè)別類型電子產(chǎn)品暫時(shí)除外）。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提案電子裝聯(lián)用焊料合金中鉛含

2、量應(yīng)低于0.1wt%.中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部提議2003年3月，信息產(chǎn)業(yè)部擬定電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法，提議自2006年7月1日起投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)的電子信息產(chǎn)品不能含 有Pb.工藝要求無鉛焊錫及其特性無鉛焊錫化學(xué)成份熔點(diǎn)范圍說明48S n/52ln118 C共熔低熔點(diǎn)、昂貴、強(qiáng)度低42S n/58Bi138 C共熔已制定、Bi的可利用關(guān)注91S n/9Zn199 C共熔渣多、潛在腐蝕性93.5S n/3Sb/2Bi/1.5Cu218 C共熔高強(qiáng)度、很好的溫度疲勞特性11 * 1 1 1%. * . 、 J1 1111 195.5S n/3.5Ag/1Z n218221 C高強(qiáng)度、好

3、的溫度疲勞特性99.3S n/0.7Cu227 C高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)95S n/5Sb232240 C好的剪切強(qiáng)度和溫度疲勞特性65S n/25Ag/10Sb233 C摩托羅拉專利、周強(qiáng)度97S n/2Cu/08Sb/02Ag226228 C高熔點(diǎn)96.5S n/3.5Ag221 C共熔高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)95.4S n/31Ag/15Cu216 C217 C相當(dāng)好的物理和機(jī)械性能高焰點(diǎn)焊錫2.1將影響到印刷電路板（PCB）制造和裝配過程的幾乎每個(gè)方面。由于大多數(shù)無鉛合 金具有比常用的錫/鉛共晶合金（183 C）高得多的熔點(diǎn)（大約220 C），回流與波 峰焊接溫度不得不更高。這明顯地意味著PCB要忍耐的

4、回流與焊接溫度將更高。2.1高熔點(diǎn)焊錫將和現(xiàn)在廣泛使用的基板材料，如FR-4,不相融合。另外，返工不得不采用高溫，將大大增加對(duì)板損壞的可能性。2.2在波峰焊接中使用高熔點(diǎn)焊錫的關(guān)鍵問題之一是，增加電容斷裂的可能性。波峰焊接溫度需要保持在大約230245 C,高過錫/鉛焊錫熔點(diǎn)大約4565 C。一種焰 點(diǎn)為220 C的無鉛焊錫，要求265280 C的波峰焊接溫度，這增加了預(yù)熱和波峰之間 的溫度差，增加了電容斷裂的可能性。2.3 一般來說，幾乎所有的無鉛焊錫都比錫/鉛共晶的潤(rùn)濕性能（擴(kuò)散性）差，引起 不良的焊腳。為了改善潤(rùn)濕性能，要求特別的助焊劑配方。無鉛焊錫的疲勞特性也不太 好，雖能在一份研究中

5、，用高溫95.6Sn/3.5Ag （表四中最后一種合金）進(jìn)行溫度循環(huán) 后，沒有觀察到焊接點(diǎn)完整性的退化。2.4現(xiàn)時(shí)還沒有混入式的無鉛焊錫替代產(chǎn)品，雖然有些供應(yīng)商把他們的焊錫描述成“幾 乎混入式的”。甚至這些要求返工的焊接烙鐵的溫度高達(dá)400 C （750 F，）這在 某些方面的應(yīng)用是一個(gè)太高的溫度，可能引起潛在的溫度損壞。低焰點(diǎn)焊錫3.1當(dāng)使用低溫焊錫時(shí)，需要特殊的助焊劑，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的助焊劑可能在低溫下無活性。和 低溫焊錫有關(guān)的另一個(gè)溫題是由于次共焰溫度下，較低的流動(dòng)性引起的潤(rùn)濕特性的減少。3.2對(duì)低溫應(yīng)用，含銦焊錫正得到接受。一些公司正使用一種52In/48Sn的含銦焊錫， 因?yàn)槠漭^好的返工/

6、返修特性。因?yàn)樵摵辖鸬娜埸c(diǎn)在118 C （244 F），返工是在低 溫下進(jìn)行，一般不會(huì)引起溫度損壞。如果印刷電路板是鍍金作防氧化用，那么，含銦焊錫 可用來防止金流失。幾種焊錫合金的比較95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu及與其他錫/銀/銅系統(tǒng)的比較合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認(rèn)為是最佳的。其良好的性能是細(xì)小的微組織形成的結(jié)果，微組織給予高的疲勞壽命和塑性。對(duì)于0.50.7%銅的焊錫合金，任何高于大約3%的含銀量都將增加Ag3Sn的粒子體積分?jǐn)?shù)，從而得到更高的強(qiáng)度。可是，它不會(huì)再增加疲勞壽命，可能由于較大的Ag3Sn粒子形成。在較高的含銅量(11.7%Cu)時(shí)，較大的Ag3Sn粒子

7、可能可能超過較高的Ag3Sn粒子體積分?jǐn)?shù)的 影響，造成疲勞壽命降低。當(dāng)銅超過1.5%(33.1%Ag), Cu6Sn5粒子體積分?jǐn)?shù)也會(huì)增加?？墒?，強(qiáng)度和疲勞壽命不會(huì)隨銅而進(jìn)一步增加。在錫/銀/銅三重系統(tǒng)中，1.5%的銅(33.1%Ag )最有效地產(chǎn)生適當(dāng)數(shù)量的、最細(xì)小的微組織尺寸的 Cu6Sn5粒子，從而達(dá)到最高的疲勞壽命、強(qiáng)度和塑性。據(jù)報(bào)道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217 C溫度的三重共晶合金3?？墒?，在 冷卻曲線測(cè)量中，這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個(gè)小的溫度范圍： 216217 C。這種合金成分提高現(xiàn)時(shí)研究中的三重合金成分最高的抗拉強(qiáng)度，但其塑性遠(yuǎn)低于 6

8、3Sn/37Pbb 合金 95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu 比 95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 的屈服強(qiáng) 度 低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲勞壽命低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。如果顆粒邊 界滑動(dòng) 機(jī)制主要決定共晶焊錫合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是 93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，應(yīng)該更靠近真正的共晶特性。另外，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 比 93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu 和 95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 與 與 63Sn/37Pb 比較3.04.7%Ag

9、和0.51.7%Cu的合金成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強(qiáng)度。例 如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 和 93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu 在強(qiáng)度和疲勞特性上比 63Sn/37Pb 好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu 的塑性較 63Sn/37Pb 低，而 95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 的塑 性比63Sn/37Pb還高。95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 與 與 96.5Sn/3.5Ag 比較95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216217 C的熔化溫度（幾乎共晶），比共晶的 96.5Sn/3.5Ag低大約4 G當(dāng)與96.5Sn/3.5Ag比較基本的

10、機(jī)械性能時(shí)，研究中的特定 合金成分在強(qiáng)度和疲勞壽命上表現(xiàn)更好?？墒?，含有較高銀和銅的合金成分，如 93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu 的塑性比 93.6Sn/4.7Ag 低。95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu 與 99.3Sn/0.7Cu 比較3.04.7%Ag和0.51.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強(qiáng)度和疲勞特性，但 塑性比 99.3Sn/0.7Cu 低。推薦使用 95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的強(qiáng)度、抗疲勞和塑性。可是 應(yīng)該注意的是，錫/銀/銅系統(tǒng)能夠達(dá)到的最低熔化溫度是216217。C,這還太高，以適于現(xiàn)時(shí)

11、SMT吉構(gòu)下的電路板應(yīng)用（低于215 C的熔化溫度被認(rèn)為是一 個(gè)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)）。總而言之，含有0.51.5%Cu和3.03.1%Ag的錫/銀/銅系統(tǒng)的合金成分具有相當(dāng)好 的物理和機(jī)械性能。成本及原材料的取得1成本替代鉛的材料及其相對(duì)價(jià)格鉛的替代兀素相對(duì)價(jià)格鉛的替代兀素相對(duì)價(jià)格鉛的替代兀素相對(duì)價(jià)格鉛（參考值）V1鉍(Bi)7.1銦(In)194銻(Sb)2.2銅(Cu)2.5銀(Ag)212錫（Sn）6.4鋅(Zn)1.32不同供應(yīng)商的無鉛焊錫焊錫名稱Indalloy 227Alloy HTin/Zin c/l ndiumCast inTin/Silver/Copper化學(xué)成份77.2S n/20

12、1 n/2.8Ag84.5S n/7.5Bi/5Cu/2Ag81S n/9Z n/101 n96.2S n/25Ag/08Cu/055Sb93.6S n/4.7Ag/1.7Cu另：深圳市華城錫業(yè)科技有限公司可提供無鉛焊膏潛在的In/Pb2不同供應(yīng)商的無鉛焊錫焊錫名稱Indalloy 227Alloy HTin/Zin c/l ndiumCast inTin/Silver/Copper化學(xué)成份77.2S n/201 n/2.8Ag84.5S n/7.5Bi/5Cu/2Ag81S n/9Z n/101 n96.2S n/25Ag/08Cu/055Sb93.6S n/4.7Ag/1.7Cu另：深圳市

13、華城錫業(yè)科技有限公司可提供無鉛焊膏潛在的In/Pb不兼容 性，要求對(duì)PCB焊盤 和元件引腳無鉛電鍍212C178C215C217C、焊絲說明液態(tài)溫度太高，要求 260C以上的波峰焊溫 度潛在的In/Pb不兼容 性，要求對(duì)PCB焊盤 和元件引腳無鉛電鍍 液態(tài)溫度太高，要求 260C以上的波峰焊溫 度液態(tài)溫度太高，要求 260C以上的波峰焊溫 度清洗劑等原材料。3. Quotati on Cookson Alpha Metals (She nzhe n) Co., LtdProduct Description PackageUnit PriceHKD RMB(included 17% VAT)Cl

14、eaner SC-105 Gallons / can 164.0 / Gallon 203.3 / GallonSolder Paste SAC305 OM338 6 Kg / box 625.0 / KgSolder Wire SAC305 Telecore PlusFlux% P2Diameter 1.0 mm 20 Kg / box212.4/ KgDiameter 0.8 mm 20 Kg / box216.4/ KgDiameter 0.6 mm 24 Lb / box101.8 / LbSolder Bar SAC305 Remarks20 Kg / box 193.7 / Kg240.2 / Solder Bar SAC305 RemarksMinimum order quantity: Cleaner, 10 Gallons. Solder Paste, 6 Kg. Solder Wire, (1.0 mm& 0.8 mm, 40 Kg) , (0.6 mm, 48 Lb),Solder Bar, 40 Kg.Lead-time: Cleaner, one week. Solder Paste, 8 weeks. Solder Wire, 4 weeks.Solder Bar, 2 weeks.Delivery: Hong Kong