PCB部落格 - 無鉛烙鐵fr4 pcb焊接難點及對策

所謂無鉛烙鐵焊接是指用於焊接的焊料 fr4印刷電路板 不允許含有Pb, 而現時常用的焊料中Pb的含量高達40%. 實現無鉛焊接的關鍵是找到一種可以替代當前無鉛焊料的無鉛焊料. 鉛焊料已經使用了數百年，因為它具有一系列優异的財產, 價格低廉，儲備充足.

在過去的20年中，世界各地的電子工業和相關科技界投入了大量的人力和物力來研發無鉛焊料。 然而，由於這種新型電子材料的嚴格要求，進展並不理想。 現時，只有財產相對較好的Sn-Ag-Cu合金才能暫時替代Sn-Pb合金。

Sn-Ag-Cu焊料是現時使用的無鉛烙鐵的主要類型。 Sn-Ag-Cu合金通常為SAC305-Sn-3.OAg-0.5Cu和SAC405-Sn-4.OAg-0.5Cu.與63/37Sn-Pb焊料相比，SAC305和SAC405具有以下致命缺陷：

1）高熔點（SAC約為220â，Sn-Pb約為183â）；

2）潤濕性差（SAC的潤濕性相當於Sn-Pb的約70%）。

無鉛焊料熔點提高帶來的主要問題是縮短工藝視窗，即Sn-Pb焊料從57~67â（A）降至23~33â（B），從而顯著降低了焊接操作溫度的可變範圍。 這不僅給工藝帶來困難，而且由於溫度過高，容易危及襯底和組件的效能。 此外，無誤差焊料的孔潤濕性差，這新增了無鉛烙鐵焊接的難度。 為了滿足無鉛烙鐵焊接的需要，現時的主要對策如下：

1）對操作人員進行技術培訓，首先從理論上瞭解無鉛烙鐵的特點，在意識上做好充分的準備。

2）採用PID溫度控制的電烙鐵保證了電烙鐵溫度的穩定性和正確性。

3）選擇焊錫絲。 Sn-Ag-Cu焊料線是優選的，其中Ag的含量可以是1%，不一定是3%~4%。 焊錫絲的直徑可以是厚的或厚的，如果需要，可以選擇Sn-Ag-Cu-In-X焊錫絲。

4）練習操作技能。 在焊接過程中，在母材上加入焊料，預熱一定時間（一般不超過3秒），操作時應注意和小心。

回流焊工作流程：

第一階段：溫度必須以每秒3â的速度升高，以限制錫音中溶劑的沸騰和滴落。 如果溫度上升過快，溶劑會沸騰，這會導致錫藍色中的金屬粉末四處飛濺，使其在冷卻和固化後形成小錫珠，影響產品的電力效能。 此外，一些電子元件對溫度敏感。 如果部件的外部溫度上升過快，部件將爆裂。

第2階段：助焊劑啟動，化學清洗動作開始。 水溶性焊劑和免清洗焊劑的清洗作用相同，但溫度略有不同。 此時，焊膏中的助焊劑會迅速破壞焊接材料表面和fr4印刷電路板焊盤防焊表面上的氧化物，使組件的焊接端與fr4印刷電路板墊完全接觸。

第3階段：溫度繼續升高，焊料顆粒首先單獨熔化，並開始液化和表面錫吸收的“衝刺”過程。 這樣，向上覆蓋所有可能的表面並開始形成焊點。

第四階段：這個階段是最重要的. 當所有單獨的焊料顆粒熔化並結合形成液體錫時, 表面張力開始形成焊脚的表面方向. 如果部件銷和 fr4印刷電路板 襯墊 exceeds 4mil, it is very likely that the pin and 襯墊 will be separated due to the surface tension, 這將導致磁場開路.