文档介绍：第四章焊膏与焊膏印刷技术
第四章焊膏与焊膏印刷技术 第一节锡铅焊料合金 焊料是易熔金属,它在母材表面能形成合金,并与母材连为一体,不仅实现机械连,同时也用于电气连接。焊接学中****惯上将焊接温度低于450 ℃的焊接称为软钎焊,用的焊料又称为软焊料。电子线路的焊接温度通常在 180 ℃~300 ℃之间,所用焊料的要成分是锡和铅,故又称为锡铅焊料。
电子产品的焊接中,通常要求焊料合金必须满足下列要求:
(1)焊接温度要求在相对较低的温度下进行,以保证元件不受热冲击而损坏。
(2)熔融焊料必须在被焊金属表面有良好的流动性,有利于焊料均匀分布,并为润湿奠定基础。
(3)凝固时间要短,有利于焊点成型,便于操作。
(4)焊接后,焊点外观要好,便于检查。
(5)导电性好,并有足够的机械强度。
(6)抗蚀性好,电子产品应能在一定的高温或低温、盐雾等恶劣环境下进行工作,特别是军事、航天、通信以及大型计算机等。为此焊料必须有很好的抗蚀性。
(7)焊料原料的来源应该广泛,即组成焊料的金属矿产应丰富,价格应低廉,才能保证稳定供货。
锡是延展性很好的银白色金属,质地软,熔点是 ℃,密度为 耐,常温下易氧化,性能稳定。
铅也是质地柔软并呈灰色的金属,℃,。铅的导电、导热性能差,铅与锡有良好的互溶性,塑性优异、铸造性好,并具有润滑性。纯铅耐腐蚀性极强,化学性能稳定,但有机酸和强酸对它有强腐蚀作用;铅对人体有害,以离子铅的形式进入人体,其毒性很大,尤其对婴幼儿。
铅锡合金状态图表示了不同比例的铅、锡的合金状态随温度变化的曲线。
2. 共晶焊料
当Sn/Pb合金以 63 / 37 比例互熔时,升温至 183 ℃,将出现固态与液态的交汇点,即图中的T点,这一点称为共晶点,该点的温度称之为共晶温度,为183℃,是不同Sn/Pb配比焊料熔点中温度最低的。对应的合金成分为Sn-%、Pb-%(实际生产中的配比是63:37)的铅锡合金称为共晶焊锡,是铅锡焊料中性能最好的一种。
对于铅-锡合金除了按其百分比构成不同而派生出很多种合金外。成份为Sn63Pb37的焊料,从形状和用途上又分为:锡膏、锡条、锡丝、锡箔。
第二节无铅焊料合金
一. 废弃电子产品的危害性及铅的毒害性
Sn-Pb 合金(特别是Sn-37Pb),因其成本低廉,良好的导电性和优良的力学和钎焊性能,一直以来广泛的用于电子整机装联、微电子元器件的封装和印刷电路板级组装。但是,Pb 及含Pb 物是危害人类健康和污染环境的有毒有害物质。Sn-Pb 钎料在生产及使用过程中会直接危害人体,它与人体蛋白质强烈结合而抑制人体正常的生理功能,造成神经系统和代谢紊乱,使神经系统和生理反应迟钝,减少血色素而造成贫血及高血压。此外电子元器件废弃物中含Pb 的钎料会被氧化成氧化铅,氧化铅和盐酸及酸雨中的酸反应形成铅的化合物,污染环境,最终危害人类的健康。
目前,欧盟已通过立法明确在2008 年停止使用含铅钎料,全世界电子工业中禁止使用含铅钎料已是大势所趋。《报废电子电气设备指令》(WEEE)和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(RoHS)已经正式实施。
无铅焊料的标准,目前世界上尚无统一的标准。欧盟 EUELVD 协会的标准是: Pb 质量含量< 0 . 1 % ;美国 JEDEC 协会的标准是: Pb 质量含量< 0 . 2 % ;国际标准组织(ISO)提案,%。
无论是 0 . 1 %还是 0 . 2 %均是很低的数值。所以目前国际公认的无铅焊料的定义为:以Sn为基体,添加了其它金属元素,~%(wt%重量百分比)以下的主要用于电子组装的软钎料合金。
无铅焊料也应该具备与Sn-Pb合金大体相同的特征,具体目标如下:
1) 替代合金应是无毒性的。
(2) 熔点应同锡铅体系焊料的熔点(183℃) 接近, 要能在现有的加工设备上和现有的工艺条件下操作。
(3) 供应材料必须在世界范围内容易得到, 数量上满足全球的需求。某些金属如铟和铋数量比较稀少, 只够用作无铅焊锡合金的添加成分。
(4) 替代合金还应该是可循环再生的。
(5) 机械强度和耐热疲劳性要与锡铅合金大体相同。
(6) 焊料的保存稳定性要好。
(7) 替代合金必须能够具有