無鉛焊接高效培訓教材

1、無鉛焊接高效培訓教材產(chǎn)生背景 -WEEE及RoHS指令介紹無鉛焊接-定義-要求-焊料的選擇 -本卷須知 -技術特點課程內(nèi)容環(huán)境污染-當今世界環(huán)境的主要問題全球氣候變化 臭氧層的破壞和消耗酸雨 土地沙漠化水資源危機 森林被破壞生物多樣性銳減 海洋資源的破壞和污染持久性的有機污染物的污染歐盟之WEEE及RoHS產(chǎn)生歐盟于2003年1月27日正式公布了:1)?報廢電子電氣設備指令?(WEEE-2002/96/EC2)?關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害 物質(zhì)指令?RoHS-2002/95/EC關鍵詞: 歐盟,WEEE,RoHSRoHS DirectiveRestriction of the use

2、 of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment.RoHS指令要求于2006年7月1日起，禁止在歐盟市場銷售含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯及多溴二苯醚六種有害物質(zhì)的電子電氣設備。預防原那么：在判斷有害存在可能性結(jié)論前，進行禁止或防止WEEE DirectiveWaste of Electrical and Electronic Equipment.WEEE指令要求于2005年8月13日之后，所有進入到歐盟的十大類電子電氣設備在報廢時需由生產(chǎn)者交納一定的垃圾處理費用。污染者承擔原那么:污染環(huán)境的是產(chǎn)品

3、制造者,所以環(huán)境處理責任應由制造者承擔.廢棄電子電氣設備指令WEEE Directive2002/96/ECWEEE 及 RoHS中所規(guī)定的電氣及電子設備產(chǎn)品如下(Page 1):1)大型家用電器(Large Household Appliances)小型家用電器(Small Household Appliances)信息技術及遠程通迅設備(IT and Telecommunication Equipment)消費性設備(Consumer Equipment)照明設備白炙燈泡和家用熒光燈除外(Lighting Equipment)電子電氣工具大型固定工業(yè)用途工具除外(Electrical An

4、d Electronics Tools)玩具、休閑及運動設備 (Toys,Leisure and sports Equipments)WEEE 及 RoHS中所規(guī)定的電器及電子設備產(chǎn)品如下(Page 2):醫(yī)療器材植入部件或污染處除外(Medical Equipment System)監(jiān)視與控制設施(Monitoring And Control Instruments) 自動售貨機(Automatic Dispensers)Remark: 1最大工作電壓不超過1000 V a.c 或1500 V d.c，通過電流、電磁場、 發(fā)電機變壓器工作的設備或測量這種電流的設備；2包括產(chǎn)品的所有元件、配件

5、及消耗材料 94個產(chǎn)品品目(有豁免類)；3ROHS中不包含紅色字體部份的二類產(chǎn)品。4) 不包括與成員國重要的平安利益相關的設備,武器,軍需品和戰(zhàn)爭物質(zhì).WEEE Directive標記所有WEEE ！2005年8月13日以后投放市場的電子電氣設備：應注明: 產(chǎn)品的名稱或商標 新的標記標明: 它是在這一日起以后投放市場的產(chǎn)品. 大叉有輪垃圾箱標志 如果產(chǎn)品的大小和功能不適于加貼上述標志時可印在 包裝 說明書 保證卡RoHS Directive要求概要指令公布2003年2月13日2006年7月1日開始，限制的有毒物質(zhì)：重金屬: Lead 鉛Pb); Cadmium 鎘(Cd); Mercury 汞

6、(Hg); Chromium (VI) 六價鉻(Cr 6+ )某些溴化阻燃劑： Polybrominated biphenyls (PBBs); 多溴聯(lián)苯 Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs). 多溴聯(lián)苯醚最高限量指標仍在確定中，但很可能是： 鎘：0.01%100 ppm); 鉛、汞、六價鉻，多溴聯(lián)苯，多溴聯(lián)苯醚：0.1% (1000 ppm).Pb 鉛 主要存在形式：包裝材料、焊錫、電鍍、樹脂安定劑、塑膠材料含橡膠的安定劑、添加劑、橡膠配合劑、顏料、染料、涂料、油墨、著色劑、潤滑劑、光學材料、鉛蓄電池、X線遮斷材料、電子陶瓷部品、各種合金材料等。鉛之危

7、害： 影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)及腎臓Pb 鉛中毒事件浙江長興縣有“蓄電池之鄉(xiāng)”之稱，當?shù)厣a(chǎn)的蓄電池在市場的占有率約為60%,當?shù)赜写蟠笮⌒?00多家蓄電池企業(yè)。工業(yè)污水未經(jīng)處理直接排放,結(jié)果當?shù)氐沫h(huán)保部門當?shù)氐乃蜻M行檢測，結(jié)果表明，鉛超標13倍。一個村莊共有40名兒童,其中30人超標. 嚴重情度：損害神經(jīng)系統(tǒng)、導致肺癌、可能導致胎兒畸形。鉛- 允許應用(豁免) 玻璃:陰極射線管電子元件熒光管 高溫融化的焊料中的鉛即：錫鉛焊料合金中鉛含量超過85%:用于效勞器、存儲器和存儲系統(tǒng)的焊料中的鉛豁免準予至2021年；用于交換、信號和傳輸，以及電信網(wǎng)絡管理的網(wǎng)絡根底設施設備中焊料中的鉛 合金:鋼(最高0.3

8、5%的鉛)鋁(最高0.4% 的鉛)銅(最高4%的鉛) 電子陶瓷元件. 如壓電陶瓷.無鉛化電子組裝的一個根本概念就是在軟鉛焊過程中，無論是手工烙鐵焊、浸焊、波峰焊還是回流焊，所采用的焊料是無鉛焊料Pb-Free solder。無鉛化電子組裝無鉛焊料并不意味著焊料中100%不含有鉛。因為世界上不存在100%純度的金屬，任何一種純金屬都含有或多或少的雜質(zhì)無鉛焊料就轉(zhuǎn)化為無鉛焊料中鉛含量的上限值的問題。一般要求焊料中鉛含量應小于或等于1000ppm。無鉛焊料的定義傳統(tǒng)的Sn-Pb焊料:純Sn的熔點是232 ，純Pb的熔點是327,那么不同比例混合后其熔點是不同的,電子行業(yè)最廣泛的是Sn63-Pb37&

9、 Sn60-Pb40其熔點是183-190 傳統(tǒng)的有鉛焊料的了解現(xiàn)代的焊料:Sn-Cu Sn-Ag Sn-Ag-Cu合金是常用的無鉛焊料，其熔點均為220左右，比傳統(tǒng)的Sn63-Pb37183 高出約40 現(xiàn)代的無鉛焊料的了解 無鉛焊料必然對設備、電子元器件和印刷電路板熱性能提出更高的要求 潤濕性(外觀)弱于傳統(tǒng)的Sn-Pb焊料 力學性能比較:兩種焊料性能特點比較兩種焊料性能特點比較性能Sn-0.7CuSn-3.5AgSn63-Pb37密度(g/cm3)7.37.58.4電導率ucm12.314.5硬度HB1517拉伸強度5840接頭剪切強度20 21.5272310018.51714蠕變強度

10、20 8.613.73.31002.15.01.0無鉛焊料性能要求熔點：熔點應盡量接近傳統(tǒng)的錫鉛焊料，這樣設備及工藝參數(shù)就不需做太多變化；電氣性能：應該具有足夠低阻值；力學性能：電子產(chǎn)品在使用過程中須不斷的開機，因此焊料能經(jīng)受不斷的發(fā)熱和冷卻即熱疲勞性能優(yōu)良；潤濕鋪展性能：良好的潤濕鋪展性能是形成良好焊點的前提條件；手工烙鐵焊的根本操作原那么焊錫絲放在焊盤上烙鐵頭接觸焊盤手工烙鐵焊時烙鐵頭溫度應該是焊料熔點溫 度再加上150 手工烙鐵焊正確順序：利用焊盤溫度熔化焊料連接？：不能將焊料直接接觸烙鐵頭，防止造成飛濺燙傷工人手工烙鐵焊的本卷須知電鉻鐵的溫度一般要求是高于焊料熔點溫度；建議使用恒溫鉻鐵

11、，這樣保證足夠的焊接溫度；無鉛錫絲具有高腐蝕性，對鉻鐵頭的腐蝕相對嚴重，建議使用質(zhì)地優(yōu)良的電鉻鐵；電鉻鐵必須具有很好的回溫性能手工烙鐵的溫度要求1.一般電子元器件焊接溫度的要求:無鉛手工鉻鐵應選用50W電烙鐵,其鉻鐵頭的溫度在370-400左右；2.接地柱焊接溫度的要求:無鉛手工鉻鐵應選用80W電烙鐵,其鉻鐵頭的溫度在450-500左右；3.錫封件焊接溫度的要求:無鉛手工鉻鐵應選用180W電烙鐵,其鉻鐵頭的溫度在550-600左右；電烙鐵維護保養(yǎng)不要使用太高溫度進行焊接；不要長期在高電壓條件下使用烙鐵；使用浸濕后又擠干的海綿清潔烙鐵頭；盡可能選用線徑較大的焊錫絲;經(jīng)常在烙鐵頭外表涂上一層焊錫；

12、把烙鐵頭放在支架上；及時清理外表氧化物；選擇正確的烙鐵頭尺寸和形狀是非常重要的；無鉛化浸錫浸錫主要用于線材、電子元器件引腳上錫無鉛浸焊時錫爐溫度一般應設定為260280，當然也可根據(jù)工藝要求的不同而設定。影響無鉛浸錫質(zhì)量的主要問題：助焊料揮發(fā)，使焊后外表殘留物增加；因此要嚴格控制助焊劑的比重。焊料更易氧化SN比PB更易氧化，無鉛焊料產(chǎn)生的錫渣是有鉛焊料的2.4倍；銅的溶解，會產(chǎn)生化合物CU6SN5，其熔點在500以上，以固態(tài)形式存在造成傳熱不良，將嚴重影響焊接質(zhì)量。由于Cu-Sn合金密度較高會沉于爐底，一般每月要對爐底殘渣打撈一次。無鉛化波峰焊波峰焊工藝四步驟：向印刷電路板的焊面涂覆助焊劑，主

13、要有發(fā)泡和噴霧兩種方式；預熱。主要有兩個目的：一是使PCB及元器件緩慢升溫，以防止直接接觸高溫波峰焊帶來的熱沖擊；二是蒸發(fā)液體助焊劑，防止在接觸高溫波峰焊時造成炸錫、氣孔等問題；預熱溫度在85120之間。焊接，經(jīng)過25秒260270的高溫焊接；冷卻。熔化態(tài)的焊料凝固形成焊點。幾種典型的波峰焊缺陷：1.針孔/氣孔類缺陷：主要原因：PCB內(nèi)有潮氣或PCB及元件腳沾染有機物；解決方法：焊接前在120條件下烘干PCB 2小時左右或?qū)φ从杏袡C物的元器件進行清洗.2.錫珠類缺陷: 主要原因： 由于外表張力作用焊料滴落錫槽使焊液飛濺，從而使一些小的焊料顆粒附著在PCB上，主要集中在通孔或貼片焊盤附近。解決方

14、法：改善PCB外表的阻焊膜，使錫珠與阻焊膜之間不能形成良好的附著；也可增加PCB外表的粗糙度，從而減小錫珠與PCB外表的接觸面積，以便錫珠回落到錫槽中去。其它方法還包括調(diào)整助焊劑配方、增加助焊劑涂覆量、降低焊接溫度等。3.焊點拉尖缺陷：主要原因： 助焊劑活性缺乏或助焊劑涂覆量不夠；元器件可焊性不好；元器件引腳受熱缺乏解決方法：可針對具體原因適當調(diào)整。4.各種外表剩余物：白色：有剩余松香、助焊劑未及時更換、清洗基板的溶劑水分過高綠色：一般由腐蝕造成助焊劑活性太強或鹵素含量過高、松香含量過高黑色：一般出現(xiàn)在焊點的底部或頂端不正確使用助焊劑和清洗劑幾種典型的波峰焊缺陷：SMT工藝包括三個階段：印刷錫

15、膏、貼片和回流焊焊錫膏簡介：錫膏的一個重要特性是其粘度具有流變特性，即在剪切作用下粘度減小以利于印刷，而印刷之后粘度恢復，從而在回流焊之前起到固定電子元器件的作用。錫膏焊料合金粉末主要有三個性能參數(shù)：粒度/粉末顆粒直徑、球形度和含氧量注：粉末顆粒長寬比應小于1.5，含氧量應小于1500ppm。焊錫膏使用權規(guī)那么：1.錫膏要放在冰箱內(nèi)在310條件下進行冷藏保存；2.錫膏從冰箱取出要在室溫下放置4小時以上,以使自然上升至室溫；3.開封后要對錫膏沿同一方向攪拌均勻，手工攪拌一般為23分鐘。無鉛回流焊的技術難點-工藝窗口很窄 回流焊的峰值溫度一般不超過245，有鉛焊料的熔點為183，其工藝窗口有62左

16、右；而無鉛焊料的熔點為221，其工藝窗口僅有24左右。對無鉛回流焊設備的要求：1.要有均勻的溫度分布2.盡可能小的T3.溫度曲線的良好再現(xiàn)性4.足夠的潤濕時間J-STD-020BIEC60068-2-58 2CDJEITA Rec-ommending預熱溫度150200 /60180S150180 /60120S150180 /90120S溫度保持217/ 60150S230/255S220/ 3060S峰值溫度250+0/-5 /2040S250 / 101S240250 /10S標準溫區(qū)不良現(xiàn)象不良原因不完全印刷網(wǎng)板沒清洗干凈，殘余錫膏堵塞網(wǎng)孔印刷錯位網(wǎng)板與PCB未對準確，錫膏印刷后至少要有80%的焊盤覆蓋率。錫膏殘余印刷不良的PCB未清洗干凈，有殘余錫膏印刷成型不良分離過程中網(wǎng)板或PCB發(fā)生移動冷坍塌錫膏配方失當，常溫下粘度過低不良現(xiàn)象不良原因圖片墓碑現(xiàn)象元件兩端出現(xiàn)非同步潤濕、兩端焊點大小不一致等焊料未熔化溫度曲線設定不當，峰值溫度不夠、回流焊時間不足錫球/ 錫珠錫膏印刷過多、錫膏印刷精確度欠缺、預熱階段助焊劑蒸發(fā)過于激烈橋連/ 短路錫膏印刷