SMT有铅工艺和无铅工艺的特点

2016-5-25 10:10:15 4570

无铅工艺和有铅工艺技术特点对比表：

类别		无铅工艺特点	有铅工艺特点
焊料合金	焊料合金成分	有多种焊料合金可供选择，目前逐步同意为Sn96.5Ag3Cu0.5(SAC305)；最好回流焊接和波峰焊接都选择同一款焊料合金。但是考虑到成本，许多厂家波峰焊接会选择Sn99.3Cu0.7焊料。对生产现场焊料合金的使用造成混乱	无论是何种焊接方式，焊料合金一直采用Sn63Pb37,不会对生产现场焊料合金的使用造成混乱
	焊料合金使用混乱	焊料合金使用混乱，目前有人提倡使用Cu的质量分数在1%~2%的合金，但是市场上还没有此类产品	焊料合金单一
	焊料成本	波峰焊接用的锡条和手工焊接用的锡线，成本提高2.7倍。回流焊接用的锡膏成本提高约1.5倍	焊料成本低
	焊料合金熔点温度	温度高217℃	温度低183℃
	焊料可焊性	差	好
	焊点特点	焊点脆，不适合手持和振动产品	焊点韧性好
	焊料/焊端兼容性	焊端中不能含铅	焊端中可以含铅
能耗	焊接能耗	无论是波峰焊/回流焊/手工焊接，能耗比有铅焊接多10%~15%	能耗较低
设备需求	波峰焊	需要添加新的波峰焊机	不需要(提升产能例外)
	回流焊	设备温区数量要多，以增加调整回流温度曲线灵活性。炉体长	也可以采用多温区的设备，增强温度曲线调整的灵活性
	手工焊接	更换烙铁头	不需要更换
	印刷/贴片机	不需要更换，但是印刷/贴片精度要求更高	不需要更换
焊接工艺	水清洗工艺	不建议使用	可以使用
	回流焊接	工艺窗口小，温度曲线调整较难。焊点空洞难以消除。焊点上锡不好	工艺窗口大，温度曲线调整较易。焊点空洞较好消除，焊点上锡较好
	波峰焊接	焊点上锡不好，需要加快冷却，锡槽合金杂质含量检测频繁度加大，有可能生产现场需要检测仪器	焊点上锡较好，锡槽合金杂质含量检测频繁度不大，不需要生产现场检测仪器
	手工焊接	烙铁头损耗加快	烙铁头损耗较小
PCB要求	板材	可以沿用有铅时用的板材，最好采用高Tg板材。采用高Tg板材，板材成本上升10%~15%	板材不需要改变
	焊盘处理方式	有机可焊性保护(OSP)，化学镍金	热风整平，也可采用有机可焊性保护(OSP),化学镍金
	OSP特点	焊盘平整，对印刷工序要求高，PCB保存时间短，对计划要求高。对ICT测试有影响
	化学镍金	焊盘平整，对印刷工序要求不高，PCB保存时间长，对计划要求不高。对ICT测试没有影响，存在“黑盘”的可能性
元器件	耐热性	耐热性要求高	耐热性要求不是很高
元器件	焊端可焊性	要求高	要求一般
焊点检查	外观	焊点粗糙，检验较难	焊点光亮，检验较易
	“爆米花”现象	由于温度的升高，在无铅焊接中许多IC的防潮敏感性都会提高一到两个等级。也就是说，拥护的防潮控制或处理必须加强。这对于那些很小批量生产的用户将有较严重的影响。因为许多很小批量生产的用护都有较长时间的来料库存时间。如果库存的防潮设施不理想，就必须通过组装前烘烤除湿的做法来防止“爆米花”的问题。烘烤虽然能够解决“爆米花”问题，但烘烤过程中会加剧器件焊端的氧化，带来了焊接的难度。一个可行的做法是使用惰性环境烘烤，但这在设备、耗材(惰性气)和管理上都大大增加了成本	IC的防潮敏感性只要加以注意和管理即可，容易得到控制
	“立碑” 现象	在无铅技术中更加严重。这是因为无铅合金的表面张力较强的原因。解决的原理和含铅技术一样，其中通过DFM控制器件焊端和焊盘尺寸以及两端热容量最为有效。其次可通过工艺调整减少器件两端的温差。该注意的是，虽然原理不变，但无铅的工艺窗口会小一些，所以用户必须首先确保本身使用的炉子有足够的能力，即有良好的加热效率以及稳定的气流	在有铅技术中存在，但有铅工艺窗口会宽一些，容易解决
	“气孔” 现象	在锡铅技术中已经是个不容易完全解决的问题。而进入无铅技术后，这问题还会随无铅合金表面张力的提高而显得更严重。要消除“气孔”问题，有三个因素必须注意；锡膏特性(锡膏选择)、DFM(器件焊接端结构、焊盘和模板开口设计)以及回流工艺(温度曲线的设置)。其控制原理和含铅技术中没有不同，知识工艺窗口小了些	在锡铅技术中“气孔”问题是个不容易完全解决的问题
业界可靠性数据		可靠性数据不足，还有许多未知的特点或缺点没有发现	可靠性数据很多，已使用很多年

无铅工艺和有铅工艺成本和设备通用性比较：

绝大多数的有铅设备都适用于无铅工艺，包括：印刷机、贴片机、回流炉、BGA返修台、分板机和测试设备。只有一个例外，那就是波峰焊机，无铅/有铅波峰焊机要严格区分。

1. 成本大大提高

有铅工艺转化为无铅工艺，其成本提高主要是无铅辅助材料和无铅印制电极板成本提高，无铅器件成本基本差不多。

2. 无铅和有铅工艺设备通用性比较

有铅工艺转化为无铅工艺，在设备上基本通用，只是在波峰焊机和锡锅两种设备要严格区分，具体对比如下表：

无铅设备	无铅工艺	有铅工艺
波峰焊机	通用	可用于有铅工艺，但用过后就无法再转回无铅工艺
锡锅	通用	可用于有铅工艺，但用过后就无法再转回无铅工艺
回流焊	通用	通用
印刷机	通用	通用
贴片机	通用	通用
回流炉	通用	通用
BGA返修台	通用	通用
分板机	通用	通用
测试设备	通用	通用