陳蓮英　徐衛(wèi)合

摘 要：為了解決印制板中有鉛和無鉛表面貼元器件混裝工藝的難題，通過改進(jìn)原先的電氣裝配工藝，如選擇適當(dāng)?shù)暮父嗖牧?，合理設(shè)定焊接溫度。經(jīng)檢驗可知：采用新工藝后，有鉛和無鉛表面貼元器件混裝印制板的成品率得到了提高，且每塊印制板的加工成本有所下降。

關(guān)鍵詞：無鉛；有鉛；電氣裝配；表面貼裝

由于鉛錫焊膏表面張力小，流動性好、熔點(diǎn)低、凝固時間短、焊點(diǎn)外觀好、導(dǎo)電性好、并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、抗蝕性好等特性。長期以來，鉛錫焊膏一直是電子工業(yè)中常用的工藝材料。但鉛錫焊膏主要成分為63Sn37Pb，被科學(xué)證明人體內(nèi)若存在過量鉛會對人的智力、神經(jīng)、生殖系統(tǒng)造成損傷。目前，美、日、歐盟等國家已強(qiáng)制推行無鉛焊接的電氣裝配標(biāo)準(zhǔn)，我國也積極推行無鉛焊接工藝，但有鉛和無鉛電氣焊接裝配工藝共存的局面將會持續(xù)一段時間，兩種焊接混裝也會給電氣裝配制造帶來一些問題。

1 工藝難點(diǎn)

同一塊印制板中不同的表面貼裝元器件，所能采用焊接工藝可能存在三種情況：僅能有鉛焊接，僅能無鉛焊接或兩種方法皆可。

⑴有鉛焊接工藝。有鉛焊接時采用Sn63Pb37焊料，熔點(diǎn)溫度183℃。可較好的在有鉛元器件焊與焊料之間形成良好的銅錫合金層。但對無鉛元器件焊端的焊接通常采用錫銀銅合金，熔點(diǎn)溫度217℃。如果采用有鉛度焊料進(jìn)行焊接，在183℃焊料融化，但元器件焊端材料未達(dá)到熔點(diǎn)溫，就不能在元器件焊端與焊料之間形成良好的合金層。

⑵無鉛焊接工藝。如果采用無鉛的錫銀銅合金焊料進(jìn)行焊接，其熔點(diǎn)為217℃。與有鉛的錫鉛焊料183℃的熔點(diǎn)相比，熔點(diǎn)高出34℃，在焊接時溫度必須設(shè)置在235℃-245℃，對某些大熱容量的器件，甚至需要更高溫度。

兩種情況存在同一塊印制板裝配中，由于二者之間的工藝參數(shù)有較大差異（主要是焊接溫度），若采用之前僅針對一種焊接方式的裝配工藝會影響印制板的可靠性，損壞有鉛元器件封裝體及內(nèi)部連線，潮濕敏感元件（BGA）將產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)苯訉?dǎo)致印制板報廢，且無鉛焊接會引起一個新的潛在空洞產(chǎn)生源。因此，選擇一種適合有鉛和無鉛印制板焊接的先進(jìn)工藝是必要的。

2 解決方案

解決有鉛和無鉛焊接混裝所帶來問題，采用改進(jìn)后的電氣裝配工藝主要是針對焊膏材料的合理選擇以及合適焊接溫度的設(shè)置而進(jìn)行的。

⑴焊膏材料的合理選擇。針對不同的表面貼裝元器件僅能有鉛焊接，僅能無鉛焊接或兩種方法皆可的三種情況，分別對應(yīng)選擇樂泰公司三種不同的焊膏CR32、LF318-96SC、LF318-97SC。三種焊膏可焊接的表面貼元器件類型：①CR32為含鉛焊膏材料，熔點(diǎn)為183℃僅對有鉛器件的焊接；②LF318-96SC為無鉛焊膏材料，熔點(diǎn)為217℃僅對無鉛器件的焊接；③LF318-97SC為無鉛焊膏材料，熔點(diǎn)為217℃可對無鉛也可對有鉛器件的焊接。

⑵合適焊接溫度的選擇。溫度曲線（如圖1所示），焊接時應(yīng)滿足如下要求：①升溫和預(yù)熱區(qū)要求緩慢升溫，使整個印制板溫度均勻，減小印制板及大、小元器件的溫度差；②快速升溫區(qū)，有鉛焊接從150℃升到183℃，升溫速率為0.55～1℃/s；而無鉛焊接從150℃升到217℃，升溫速率為0.96～1.34℃/s，升溫速率比有鉛高30%左右；③無鉛焊回流區(qū)峰值溫度235℃～245℃與印制板基材的極限溫度（240℃）差僅為5℃。在實際回流焊中，峰值溫度取決于板的尺寸、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BGA、CSP等）的印制板，需要設(shè)置更高的溫度。

⑶混裝焊接工藝的流程。根據(jù)上述對焊膏材料和焊接溫度工藝參數(shù)的分析，改進(jìn)后的工藝流程主要為：首先，針對無鉛表面貼裝元件裝配，選擇LF318-96SC為無鉛焊膏材料，工作溫度在217℃以上；然后再針對可進(jìn)行無鉛和有鉛焊接元器件進(jìn)行裝配，選擇LF318-97SC無鉛焊膏材料，工作溫度在217℃以下和183℃以上的區(qū)間；最后再進(jìn)行有鉛焊接元器件的裝配，選擇CR32含鉛焊膏材料，工作溫度在183℃。采用這種方法進(jìn)行裝配，既保證了無鉛焊接元器件的裝配的可靠性，又避免了有鉛焊接元器件損壞。

裝配后對焊點(diǎn)進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)表面有針孔、空穴，也未發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)有拉尖及橋聯(lián)等現(xiàn)象。焊點(diǎn)光亮平滑，表面均勻，元器件引線與焊點(diǎn)的潤濕度良好。引線在焊料下輪廓清晰可辨。焊點(diǎn)吃錫量恰當(dāng)，達(dá)到了焊接要求。

綜上所述，無鉛化已成為電子制造錫焊技術(shù)不可逆轉(zhuǎn)的潮流，未來無鉛焊接及其應(yīng)用在電子制造業(yè)將取得重大進(jìn)展并取代有鉛焊接技術(shù)。鑒于有鉛與無鉛元器件的混裝所帶來的問題，改進(jìn)后裝配工藝完全兼顧兩種元器件的焊接工藝特性，保證了整塊電路板的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的成品率，也為我公司帶來一定經(jīng)濟(jì)效益。

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