論新一代焊接鉛趨勢

無鉛焊由無鉛焊料、無鉛焊接工具、無鉛焊接環(huán)境三部分組成，而這三部分中的每一項對于無鉛焊接的成功與否都是至關(guān)重要的。

一． 無鉛焊料：

與傳統(tǒng)的含鉛焊料相比，無鉛焊料的原理就是由一些合金混合物來替代原有的鉛，其特點就是這種合金的熔融溫度要略高于含鉛焊料。

以Sn/Ag合金為例，其熔融溫度為221攝氏度，高于含鉛焊料的熔融溫度183攝氏度，而另一些無鉛焊料Sn/Ag/Cu熔點為218攝氏度、Sn/Ag/Cu/Sb熔點為217攝氏度。

二． 無鉛焊接工具：

無鉛焊接工具與以往含鉛焊接相比，生產(chǎn)設(shè)備方面不會有太多的改變，而對于返修工藝來說，將面臨更大的挑戰(zhàn)。

如前段無鉛焊料中，已提及無鉛焊料的原理就是由一些合金混合物來替代原有的鉛，而這些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易氧化物，其氧化物CuO2與Cu相比硬度降低，就如同氧化鐵（鐵銹）。一旦無鉛焊料中的Cu在焊接過程中焊接時間過長，就容易造成被氧化，最終會成為產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。

由此可以得出結(jié)論，焊接過程越短，焊接質(zhì)量就越為可靠！

在目前市場上有多款面向于無鉛焊接領(lǐng)域的烙鐵，對此做出了一個實驗（如下表）：

以下是2個試驗條件和結(jié)果：

1． 4種烙鐵頭的溫度都設(shè)在329Co，每個烙鐵頭連續(xù)完成10個焊點，每個焊點的溫度達到同樣的溫度232Co時，完成下一個焊點。

當(dāng)10個焊點都完成后，記錄每種烙鐵所用的全部時間如下：

METCAL——150秒 PACE——204秒

WELLER——245秒 HAKKO——316秒

該試驗表明，METCAL烙鐵所用時間最短，說明其功率輸出效率高，比HAKKO的速度快一倍以上。

2．如果使這4種烙鐵都保持同樣的焊接速度，即使每一個烙鐵所用時間都保持在150秒，其它烙鐵就必須升高烙鐵頭的溫度，而METCAL烙鐵仍維持329Co的溫度不變：

METCAL——150 秒——329 Co PACE——150 秒——349 Co

WELLER——150 秒——380 Co HAKKO——150 秒——409 Co

我們可以得出結(jié)論，Metcal SP200的升溫速度比其它至少快25%，而比Hakko926ESD則要快一倍以上。無鉛焊接雖然對焊接工具提出了更高的要求，但經(jīng)實驗我們發(fā)現(xiàn)部分無鉛烙鐵已經(jīng)能滿足現(xiàn)有無鉛焊料的要求，使用Metcal烙鐵更能有效的防止焊接過程中氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保了無鉛焊接的可靠性。

三． 無鉛焊接環(huán)境：

無鉛焊接環(huán)境是指在無鉛焊接過程中，對無鉛焊接成功與否造成決定性因素的一些周圍環(huán)境。較為典型的例子，就是在無鉛回流焊、無鉛波峰焊、無鉛芯片級返修過程中是否有氮氣保護。

在前段無鉛焊接工具一節(jié)中提到的金屬物的氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生，正是由于在焊接過程中有氧氣的存在，而氮氣保護正能避免該現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證無鉛焊料在焊接過程中，焊接質(zhì)量的可靠性。

目前無鉛回流焊、無鉛波峰焊的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，品牌之間的競爭已經(jīng)從技術(shù)上轉(zhuǎn)向為價格與服務(wù)方面，究其原因，就是眾多無鉛回流焊、無鉛波峰焊的生產(chǎn)企業(yè)對氮氣保護技術(shù)上的一致性認可。

而在無鉛芯片級返修中，由于BGA芯片在近期被逐漸普及開來，由于其封裝特點的特殊性，故在BGA返修技術(shù)上一直區(qū)分為兩種：熱風(fēng)式和紅外式。

熱風(fēng)式BGA返修工作站特點是質(zhì)量可靠、焊接過程可控，紅外式BGA返修工作站特點是速度快。
而在熱風(fēng)式BGA返修工作站中，有些產(chǎn)品正是提供了氮氣保護這一功能，符合無鉛焊接環(huán)境的基礎(chǔ)要求。而紅外式BGA返修工作站由于無鉛焊時沒有氮氣保護，加速了芯片氧化。

INTEL公司在研發(fā)新一代計算機CPU過程中，也采用了無鉛焊接工藝，并提倡了熱風(fēng)式返修系統(tǒng)。由美國OK國際集團提供熱風(fēng)式返修設(shè)備與INTEL公司共同研發(fā)新一代計算機CPU。（如圖）

當(dāng)今世界越來越關(guān)注鉛帶來的環(huán)境和健康危害。盡管電子行業(yè)鉛的用量只占世界總鉛量中極其微小的一部分，但我們所關(guān)注的是大部分的電子垃圾最后都是掩埋在地下，污染地球和水資源。

今天已有許多公司，特別是日本的一些消費類電子產(chǎn)品制造商，正在大量生產(chǎn)無鉛產(chǎn)品，并且成效卓著。另外，國際上不同的實驗室和生產(chǎn)線，已經(jīng)進行了大量關(guān)于產(chǎn)量，抗力強度和使用壽命的無鉛實驗。也許這些測試會出乎意料地證明：在正確的工藝操作下，無鉛焊點比普通的含鉛焊點更牢固，有更長期的可靠性。