1、 100200 sec焊膏類型焊膏類型鉛錫焊膏鉛錫焊膏（63Sn37Pb）無鉛焊膏無鉛焊膏（Sn -Ag -Cu）升溫區(qū)升溫區(qū)溫度溫度25100 0C25110 0C時間時間6090 sec100200 sec工藝窗口工藝窗口要求緩慢升溫要求緩慢升溫預熱區(qū)預熱區(qū)溫度溫度100150 0C110150 0C時間時間6090 sec4070 sec快速快速升溫區(qū)升溫區(qū)溫度溫度150183 0C150217 0C時間時間3060 sec5070 sec工藝窗口工藝窗口30 sec20 sec回流回流（焊接區(qū)）（焊接區(qū)）峰值溫度峰值溫度210230 0C235245 0CPCB極限溫度（極限溫度（FR

2、-4）240 0C240 0C工藝窗口工藝窗口240-210= 300C240-235= 5 0C回流時間回流時間6090 sec5060 sec工藝窗口工藝窗口30 sec10 sec 熔點高，要求無鉛焊接設備耐高溫，抗腐蝕。要求助熔點高，要求無鉛焊接設備耐高溫，抗腐蝕。要求助焊劑耐高溫。焊劑耐高溫。 從溫度曲線可以看出：無鉛工藝窗口小。從溫度曲線可以看出：無鉛工藝窗口小。 無鉛焊接的工藝窗口比鉛錫焊膏小，要求無鉛焊接的工藝窗口比鉛錫焊膏小，要求PCB表面溫表面溫度更均勻。要求焊接設備橫向溫度均勻。度更均勻。要求焊接設備橫向溫度均勻。 a 25110 /100200 sec，110150/4

3、070 sec，要求緩要求緩慢升溫，使整個慢升溫，使整個PCB溫度均勻，溫度均勻，減小減小PCB及大小元器件及大小元器件t，因此要求焊接設備升溫、預熱區(qū)長度要加長。因此要求焊接設備升溫、預熱區(qū)長度要加長。 b 150217/5070sec快速升溫區(qū)（助焊劑浸潤區(qū)）。快速升溫區(qū)（助焊劑浸潤區(qū)）。有鉛焊接從有鉛焊接從150升到升到183，升溫，升溫33，可允許在，可允許在3060 sec之間完成，其升溫速率為之間完成，其升溫速率為0.551/sec；而無；而無鉛焊接從鉛焊接從150升到升到217，升溫，升溫67，只允許在，只允許在5070sec之間完成，其升溫速率為之間完成，其升溫速率為0.961

4、.34/sec，要，要求升溫速率比有鉛高求升溫速率比有鉛高30%左右，另外由于無鉛比有鉛的左右，另外由于無鉛比有鉛的熔點高熔點高34，溫度越高升溫越困難，溫度越高升溫越困難， 如果升溫速率提不如果升溫速率提不上去，長時間處在高溫下會使焊膏中助焊劑提前結束活上去，長時間處在高溫下會使焊膏中助焊劑提前結束活化反應，嚴重時會使化反應，嚴重時會使PCB焊盤，元件引腳和焊膏中的焊焊盤，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，因此要求助料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊劑浸潤區(qū)有更高的升溫斜率。焊劑浸潤區(qū)有更高的升溫斜率。 c 回流區(qū)峰值溫度回流區(qū)峰值溫度235與與FR-

5、4基材基材PCB的極限溫度的極限溫度（240 0C ）差（工藝窗口）僅為）差（工藝窗口）僅為5 。如果。如果PCB表面溫表面溫度是均勻的，度是均勻的， 那么實際工藝允許有那么實際工藝允許有5 的誤差。假若的誤差。假若PCB表面有溫度誤差表面有溫度誤差t 5 ，那么，那么PCB某處已超過某處已超過FR-4基材基材PCB的極限溫度的極限溫度240，會損壞，會損壞PCB。 對于簡單的產(chǎn)品，峰值溫度對于簡單的產(chǎn)品，峰值溫度235240可以滿足要可以滿足要求；但是求；但是對于復雜產(chǎn)品，可能需要對于復雜產(chǎn)品，可能需要260260才能焊好才能焊好。因。因此此FR-4基材基材PCB就不能滿足要求了。就不能滿足

6、要求了。 在實際回流焊中，如果最小峰值溫度為在實際回流焊中，如果最小峰值溫度為235，最大峰，最大峰值溫度取決于板面的溫差值溫度取決于板面的溫差t，它取決于板的尺寸、厚，它取決于板的尺寸、厚度、層數(shù)、元件布局、度、層數(shù)、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和熱容的分布以及元件尺寸和熱容量。擁有大而復雜元件（如量。擁有大而復雜元件（如CBGA、CCGA等）的大、等）的大、厚印制板，典型厚印制板，典型t高達高達2025。 為了減小為了減小t，滿足小的無鉛工藝窗口。爐子的熱容量，滿足小的無鉛工藝窗口。爐子的熱容量也是很重要的因素。要求再流焊爐橫向溫差也是很重要的因素。要求再流焊爐橫向溫差2，同，同時要求

7、有兩個回流加熱區(qū)。時要求有兩個回流加熱區(qū)。 d 由于焊接溫度高，為了防止由于焊點冷卻凝固時間過由于焊接溫度高，為了防止由于焊點冷卻凝固時間過長，造成焊點結晶顆粒長大；另外，加速冷卻可以防止長，造成焊點結晶顆粒長大；另外，加速冷卻可以防止產(chǎn)生偏析，避免枝狀結晶的形成，因此要求焊接設備增產(chǎn)生偏析，避免枝狀結晶的形成，因此要求焊接設備增加冷卻裝置，使焊點快速降溫。加冷卻裝置，使焊點快速降溫。 e 由于高溫，由于高溫，PCB容易變形，特別是拼板，因此對于大容易變形，特別是拼板，因此對于大尺寸的尺寸的PCB需要增加中間支撐。需要增加中間支撐。 f 為了減小爐子橫向溫差為了減小爐子橫向溫差t，采取措施：帶

8、加熱器的導，采取措施：帶加熱器的導軌、選用散熱性小的材料、定軌向爐內縮進等技術。軌、選用散熱性小的材料、定軌向爐內縮進等技術。 ，減少殘渣量。，減少殘渣量。由于潤濕性差，需要改良助焊劑，并由于潤濕性差，需要改良助焊劑，并，防止，防止PCB降溫。降溫。，防止由于，防止由于PCB降溫造成焊錫凝固，降溫造成焊錫凝固，焊接時間焊接時間3 34s； 適當提高波峰高度，適當提高波峰高度，。t雙波峰焊實時溫度曲線雙波峰焊實時溫度曲線要密切關注要密切關注Sn-CuSn-Cu焊料中焊料中CuCu比例，比例， CuCu的成分改變的成分改變0.2%0.2%，液相溫度改變多達液相溫度改變多達66。這樣的改變可能導致動

9、力學的。這樣的改變可能導致動力學的改變以及焊接質量的改變改變以及焊接質量的改變 。過量過量Cu會在焊料內出現(xiàn)粗會在焊料內出現(xiàn)粗化結晶物，造成熔融焊料的黏度增加，影響潤濕性和焊化結晶物，造成熔融焊料的黏度增加，影響潤濕性和焊點機械強度。點機械強度。 CuCu比例超過比例超過1%1%，必須換新焊料。由于，必須換新焊料。由于CuCu隨工作時間不斷增多，隨工作時間不斷增多， 插裝孔內上錫可能達不到插裝孔內上錫可能達不到75%75%（傳統(tǒng)（傳統(tǒng)Sn/Pb 75%Sn/Pb 75%），）， 可以改善。可以改善。波峰焊后分層波峰焊后分層Lift-offLift-off（剝離、裂紋）現(xiàn)象較嚴重。（剝離、裂紋）

10、現(xiàn)象較嚴重。充充N N2 2可以減少焊渣的形成，可以不充氮氣（可以減少焊渣的形成，可以不充氮氣（N N2 2），），但一但一定要比有鉛焊接更定要比有鉛焊接更。波峰焊接設備需要對波峰焊部件、加熱部件和焊劑管波峰焊接設備需要對波峰焊部件、加熱部件和焊劑管理系統(tǒng)進行理系統(tǒng)進行。 浸潤性差，擴展性差。浸潤性差，擴展性差。 無鉛焊點外觀粗糙。傳統(tǒng)的檢驗標準與無鉛焊點外觀粗糙。傳統(tǒng)的檢驗標準與AOI需要升級。需要升級。 無鉛焊點中氣孔較多，尤其有鉛焊端與無鉛焊料混用時，無鉛焊點中氣孔較多，尤其有鉛焊端與無鉛焊料混用時，焊端（球）上的有鉛焊料先熔，覆蓋焊盤，助焊劑排不出焊端（球）上的有鉛焊料先熔，覆蓋焊盤，

11、助焊劑排不出去，造成氣孔。但氣孔不影響機械強度。去，造成氣孔。但氣孔不影響機械強度。 缺陷多缺陷多由于浸潤性差，使自定位效應減弱。由于浸潤性差，使自定位效應減弱。 無鉛焊點潤濕性差無鉛焊點潤濕性差要說服客戶理解。要說服客戶理解。 氣孔多氣孔多 外觀粗糙外觀粗糙 潤濕角大潤濕角大 沒有半月形沒有半月形 Lead Free InspectionLead Free Solder PasteGrainy SurfaceLeaded Solder PasteSmooth & Shiny SurfaceWetting is Reduced with Lead FreeStandard Eutect

12、ic Solder JointLead Free Solder JointTypical Good Wetting Visible FilletReduced WettingNo Visible Fillet 耐耐350 以上高溫，抗腐蝕。以上高溫，抗腐蝕。 設備橫向溫度均勻，橫向溫差設備橫向溫度均勻，橫向溫差2，必要時對導，必要時對導軌加熱或采用特殊材料的導軌。軌加熱或采用特殊材料的導軌。 升溫、預熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。升溫、預熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。 要求有兩個回流加熱區(qū)或提高加熱效率。要求有兩個回流加熱區(qū)或提高加熱效率。增加冷卻裝置，使焊點快速降溫。增加冷卻裝置

13、，使焊點快速降溫。對于大尺寸的對于大尺寸的PCB需要增加中間支撐。需要增加中間支撐。增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環(huán)境的污染。增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環(huán)境的污染。 耐高溫，抗腐蝕，耐高溫，抗腐蝕，。并。并 預熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。預熱區(qū)長度要加長，滿足緩慢升溫的要求。 預熱區(qū)采用熱風加熱器或通風，有利于水汽揮發(fā)。預熱區(qū)采用熱風加熱器或通風，有利于水汽揮發(fā)。 增加冷卻裝置，使焊點增加冷卻裝置，使焊點快速降溫。快速降溫。 充充N N2 2可以減少焊渣的形成。可以減少焊渣的形成。 增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環(huán)境的污染。增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環(huán)境的污染。 耐高溫

14、，抗腐蝕耐高溫，抗腐蝕 提高加熱效率。提高加熱效率。 增加底部預熱面積和預熱溫度，盡量使增加底部預熱面積和預熱溫度，盡量使PCB溫度均勻。溫度均勻。 。應應，對印刷性、脫膜，對印刷性、脫膜性、觸變性、粘結性、潤濕性以及焊點缺陷、殘留物等做性、觸變性、粘結性、潤濕性以及焊點缺陷、殘留物等做，。由于潤濕性差，因此由于潤濕性差，因此。 無鉛焊膏的浸潤性遠遠低于有鉛無鉛焊膏的浸潤性遠遠低于有鉛 焊膏；焊膏； 無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，無鉛無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，無鉛合金的比重較低；合金的比重較低； 由于缺少鉛的潤滑作用，焊膏印刷時填充性和脫膜由于缺少鉛的潤滑作用，焊膏印刷

15、時填充性和脫膜性較差。性較差。 TLW 0201等高密度的元器件采用激光等高密度的元器件采用激光+電拋光、或電拋光、或電鑄更有利于提高無鉛焊膏填充和脫膜能力。電鑄更有利于提高無鉛焊膏填充和脫膜能力。（a a）一般情況下，印刷工藝不會受到太大的影響。）一般情況下，印刷工藝不會受到太大的影響。（b b）因為無鉛的低浸潤力問題。回流時自校正（）因為無鉛的低浸潤力問題。回流時自校正（Self-Self-alignalign）作用非常小，因此印刷精度比有鉛時要求更高。）作用非常小，因此印刷精度比有鉛時要求更高。（c c）無鉛焊膏的助焊劑含量高于有鉛焊膏，合金的比重較）無鉛焊膏的助焊劑含量高于有鉛焊膏，合

16、金的比重較低，印刷后焊膏圖形容易坍塌；另外由于無鉛焊劑配方低，印刷后焊膏圖形容易坍塌；另外由于無鉛焊劑配方的改變，焊膏的粘性和流變性、化學穩(wěn)定性、揮發(fā)性等的改變，焊膏的粘性和流變性、化學穩(wěn)定性、揮發(fā)性等也會改變。因此有時需要調整印刷工藝參數(shù)。特別對于也會改變。因此有時需要調整印刷工藝參數(shù)。特別對于大尺寸大尺寸PCBPCB、開口尺寸大小懸殊大、以及高密度的產(chǎn)品，、開口尺寸大小懸殊大、以及高密度的產(chǎn)品，有可能需要重新設置印刷參數(shù)。有可能需要重新設置印刷參數(shù)。（d d）由于粘性和流變性變化，每次印刷后會有些無鉛焊膏）由于粘性和流變性變化，每次印刷后會有些無鉛焊膏粘附在刮刀上，因此印刷周期可能需要放慢

17、。粘附在刮刀上，因此印刷周期可能需要放慢。 虛焊、氣孔、立碑等缺陷，還虛焊、氣孔、立碑等缺陷，還特點特點對策對策高高溫溫設備耐高溫，加長升溫預熱區(qū)，設備耐高溫，加長升溫預熱區(qū)， 爐溫均勻，增加冷卻區(qū)爐溫均勻，增加冷卻區(qū)助焊劑耐高溫；助焊劑耐高溫；PCB耐高溫；元器件耐高溫；耐高溫；元器件耐高溫；增加中間支撐；增加中間支撐；工工藝藝窗窗口口小小預熱區(qū)緩慢升溫，預熱區(qū)緩慢升溫，給導軌加熱，給導軌加熱，減小減小PCB及大小元器及大小元器t；提高浸潤區(qū)升溫斜率，避免助焊劑提前結束活化反應；提高浸潤區(qū)升溫斜率，避免助焊劑提前結束活化反應；盡量降低峰值溫度，避免損害盡量降低峰值溫度，避免損害PCB及元器件

18、；及元器件；加速冷卻，防止焊點結晶顆粒長大，避免枝狀結晶的形成；加速冷卻，防止焊點結晶顆粒長大，避免枝狀結晶的形成；對濕敏器件進行去潮處理。對濕敏器件進行去潮處理。潤潤濕濕性性差差提高助焊劑活性；增加焊膏中助焊劑含量；提高助焊劑活性；增加焊膏中助焊劑含量；增大模板開口尺寸，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤；增大模板開口尺寸，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤；提高印刷與貼裝精度；提高印刷與貼裝精度； 充充N2可以減少高溫氧化，提高潤濕性。可以減少高溫氧化，提高潤濕性。 a a 不同金屬含量的焊膏有不同的溫度曲線，應按照焊膏加不同金屬含量的焊膏有不同的溫度曲線，應按照焊膏加工廠提供的溫度曲線進行設置（工廠提供的溫度曲

19、線進行設置（主要控制各溫區(qū)的升溫速主要控制各溫區(qū)的升溫速率、峰值溫度和回流時間率、峰值溫度和回流時間）。）。 b b 根據(jù)根據(jù)PCBPCB板的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小。板的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小。 c c 根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無有無BGABGA、CSPCSP等特殊元器件進行設置。等特殊元器件進行設置。d d 還要根據(jù)設備的具體情況，例如加熱區(qū)長度、加熱源材還要根據(jù)設備的具體情況，例如加熱區(qū)長度、加熱源材料、再流焊爐構造和熱傳導方式等因素進行設置。料、再流焊爐構造和熱傳導方式等因素進行設置。 熱風爐和

20、紅外爐有很大區(qū)別，紅外爐主要是輻射傳導，熱風爐和紅外爐有很大區(qū)別，紅外爐主要是輻射傳導，其優(yōu)點是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙其優(yōu)點是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊時面焊時PCBPCB上、下溫度易控制。其缺點是溫度不均勻。在上、下溫度易控制。其缺點是溫度不均勻。在同一塊同一塊PCBPCB上由于器件的顏色和大小不同、其溫度就不同。上由于器件的顏色和大小不同、其溫度就不同。為了使深顏色器件周圍的焊點和大體積元器件達到焊接為了使深顏色器件周圍的焊點和大體積元器件達到焊接溫度，必須提高焊接溫度。溫度，必須提高焊接溫度。 熱風爐主要是對流傳導。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質量熱風爐主要

21、是對流傳導。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質量好。缺點是好。缺點是PCBPCB上、下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯上、下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制。度不易控制。e e 還要根據(jù)溫度傳感器的實際位置來確定各溫區(qū)的設還要根據(jù)溫度傳感器的實際位置來確定各溫區(qū)的設置溫度。置溫度。f f 還要根據(jù)排風量的大小進行設置。還要根據(jù)排風量的大小進行設置。g g 環(huán)境溫度對爐溫也有影響，特別是加熱溫區(qū)短、爐環(huán)境溫度對爐溫也有影響，特別是加熱溫區(qū)短、爐體寬度窄的再流焊爐，在爐子進出口處要避免對流體寬度窄的再流焊爐，在爐子進出口處要避免對流風。風。（ 根據(jù)再流焊技術規(guī)范對再流焊爐進行參數(shù)設置（包括各溫區(qū)的溫度

22、設置、傳送速度、風量等），但這些一般的參數(shù)設置對于許多產(chǎn)品的焊接要求是遠遠不夠的。例如較復雜的印制板要使最大和最小元件都能達到0.54m界面合金層厚度，當PCB進爐的數(shù)量發(fā)生變化時、當環(huán)境溫度或排風量發(fā)生變化時、當電源電壓和風機轉速發(fā)生波動時，都可能不同程度的影響每個焊點的實際溫度。因此。由于，即使出現(xiàn)很小的工藝偏移，也可能會發(fā)生不符合技術規(guī)范的現(xiàn)象。由此可見，。 ，如元件偏移的測量等 ，可通過直接報告缺陷信息來決定全部裝配過程的品質。該信息可用于決定制造過程的系統(tǒng)缺陷。 左圖是一個總結Pareto圖分類的缺陷的報告。在本例中，最重要的缺陷是，。如果這些缺陷被消除，那么可得到重大的過程改進。

23、左圖顯示通過逐個位置的檢查特殊缺陷的發(fā)生，工程師可更好地分析缺陷的根源。在本例中，。由于這個至關重要，缺陷的根源將要求進一步的調查。 特點特點對策對策高高溫溫設備耐高溫，抗腐蝕，加長預熱區(qū)，設備耐高溫，抗腐蝕，加長預熱區(qū)， Sn鍋溫度均勻，增加冷鍋溫度均勻，增加冷卻裝置卻裝置助焊劑耐高溫；助焊劑耐高溫；PCB耐高溫；元器件耐高溫耐高溫；元器件耐高溫工工藝藝窗窗口口小小選擇低選擇低Cu合金，在合金中添加少量合金，在合金中添加少量Ni可增加流動性和延伸率可增加流動性和延伸率監(jiān)測監(jiān)測Sn-Cu焊料中焊料中Cu的比例，應的比例，應1%；監(jiān)測焊料中監(jiān)測焊料中Pb的比例，要控制焊點中的比例，要控制焊點中P

24、b含量含量0.05%；PCB充分預熱（充分預熱（100130），減小），減小PCB及大小元器件及大小元器件t；加速冷卻，防止焊點結晶顆粒長大，避免枝狀結晶的形成。加速冷卻，防止焊點結晶顆粒長大，避免枝狀結晶的形成。潤潤濕濕性性差差提高助焊劑活性；提高助焊劑的活化溫度提高助焊劑活性；提高助焊劑的活化溫度增加一些助焊劑涂覆量；增加一些助焊劑涂覆量；注意注意PCB與元器件的防潮、防氧化保存。與元器件的防潮、防氧化保存。充充N2可以減少焊渣的形成。可以減少焊渣的形成。 。 。AB 無鉛返修相當困難，主要原因：無鉛返修相當困難，主要原因：無鉛焊料合金潤濕性差。無鉛焊料合金潤濕性差。溫度高溫度高(熔點從熔

25、點從183 上升到上升到 217) （簡單（簡單PCB235，復雜，復雜PCB260）（由于手工焊接暴露在空氣中焊接，散熱快，因此無鉛（由于手工焊接暴露在空氣中焊接，散熱快，因此無鉛焊接烙鐵頭溫度需要在焊接烙鐵頭溫度需要在280360 左右）左右）工藝窗口小。工藝窗口小。 造成造成PCB和元件損壞的最高溫度沒有變化和元件損壞的最高溫度沒有變化 ( 290) 選擇適當?shù)姆敌拊O備和工具選擇適當?shù)姆敌拊O備和工具 正確使用返修設備和工具正確使用返修設備和工具 正確選擇焊膏、焊劑、焊錫絲等材料正確選擇焊膏、焊劑、焊錫絲等材料 正確設置焊接參數(shù)正確設置焊接參數(shù)() 適應無鉛焊料的高熔點和低潤濕性。同時返修適應無鉛焊料的高熔點和低潤濕性。同時返修過程中一定要小心，過程中一定要小心，。 Sn-Pb 溫度溫度 ( ()0 2 4 6 80 2 4 6 8( (時間時間sec)sec) 焊接溫度焊接溫度 不得高于焊錫