一、有铅锡丝和无铅锡丝哪个好用

有铅锡丝濡性好熔点低，有利于焊接；无铅锡丝环保。现在国际环境卫生禁止用有铅锡丝，基本上都是使用无铅锡丝。

由于无铅焊料的润湿能力降低，为了提高润湿性能，设备应该有氮气装置，因为氮气可以减少锡渣的产生，从而降低成本。对比不同合金的锡渣数据和合金成本就会发现，所节约的成本还是相当可观的。

焊锡丝简介：

焊锡丝是由锡合金和助剂两部分组成，合金成分分为锡铅、无铅助剂均匀灌注到锡合金中间部位。

焊锡丝种类不同助剂也就不同，助剂部分是提高焊锡丝在焊接过程中的辅热传导，去除氧化，降低被焊接材质表面张力，去除被焊接材质表面油污，增大焊接面积。焊锡丝的特质是具有一定的长度与直径的锡合金丝，在电子元器件的焊接中可与电烙铁或激光配合使用。

二、无铅焊接与有铅焊接区别

无铅焊接和有铅焊接是两种不同的焊接工艺，无铅焊接是一种环保、健康安全且符合国际标准的电子焊接方法，逐渐取代传统的有铅焊接技术。

关于他们的区别我整理了如下表格，方便大家对比区分。

由于无铅焊锡合金的熔点较高，需要更高的焊接温度和时间以确保焊点的良好连接。此外，焊接工艺参数的优化和材料的选择也是关键，以确保无铅焊接的质量和可靠性。

有铅焊接是使用含有铅的焊锡合金进行焊接的方法。传统上，有铅焊锡合金常用于电子焊接，因为铅可以提供较低的熔点和良好的焊接性能。然而，随着对环境和健康的关注增加，有害物质铅对环境和**健康的潜在风险成为焦点。

1.优点：

环境友好：无铅焊接可以减少铅对环境的污染，符合环境保护的需求。

健康安全：无铅焊接避免了*作者长期接触有害的铅烟与废料的风险，对**健康更加友好。

法规要求：许多国家和地区的法规和标准要求使用无铅焊接，逐渐成为业界的趋势。

结构可靠性：通过适当的工艺优化和质量控制，无铅焊接可以提供与有铅焊接相当的焊点可靠性。

国际认可：无铅焊接技术得到了国际电子行业的广泛认可和采用。

2.缺点：

较高的熔点：无铅焊锡合金的熔点较高，需要更高的焊接温度和时间，可能会增加生产成本和工艺复杂性。

工艺要求：无铅焊接对焊接工艺的要求较高，需要更严格的温度控制、合金配比和设备调整，对工艺工程师的技术水平有一定要求。

可用性：在某些特定的应用领域，无铅焊接的可用性可能受到限制，因为一些特殊的组件或材料可能不适合无铅焊接。

无铅焊接则采用不含有害铅成分的焊锡合金进行焊接。一般使用的无铅焊锡合金主要由锡（Sn）、银（Ag）和铜（Cu）等元素组成。无铅焊接技术的发展旨在减少对环境和人类健康的不良影响，并符合国际环保标准和法规要求。

1.优点：

较低的熔点：有铅焊锡合金具有相对较低的熔点，使得焊接过程更容易进行和控制。

工艺稳定性：由于熔点较低，有铅焊接在工艺上相对稳定，容易获得良好的焊接效果。

传统应用：有铅焊接在许多传统应用中被广泛应用，并且相关设备和工艺经验比较成熟。

2.缺点：

环境污染：有铅焊接会释放有害的铅烟和废弃物，对环境造成潜在危害。

健康风险：长期接触含铅烟尘可能对工人的健康产生负面影响，铅在**内积累可能导致中*。

不符合环保法规要求：随着环保意识的提高和国际标准的推广，有铅焊接逐渐被淘汰或受到限制。

国际认可：一些国家和地区已经禁止或限制使用有铅焊接，特别是在电子产品出口市场上可能面临限制。

无铅焊接虽然环保，但也存在一些挑战，如焊接工艺复杂性、焊接接头的可靠性等。因此，在采用无铅焊接技术时，需要充分考虑材料特性、工艺优化、设备调整等因素，以确保焊接质量和可靠性。

法规和标准要求：首先，了解所处地区或目标市场的法规和标准。某些国家和地区已经禁止或限制使用有铅焊接，特别是在电子产品出口市场上可能面临限制。确保选择的焊接方法符合当地的环境保护要求。

应用领域和要求：根据具体的应用领域和要求来评估焊接方法。如果产品用于敏感电子设备、食品或医疗设备等需要高度可靠性和安全性的领域，无铅焊接可能更适合，因为它可以避免铅对**和环境的潜在危害。

结构可靠性需求：考虑焊接连接的结构可靠性要求。通过适当的工艺优化和质量控制，无铅焊接可以提供与有铅焊接相当的焊点可靠性。但对于某些传统应用，有铅焊接的结构可靠性可能仍然可以满足需求。

工艺要求和设备能力：评估您的工艺工程师团队的技术能力以及所拥有的焊接设备。无铅焊接对焊接温度、时间和设备的精准控制要求较高，需要更严格的工艺控制。确保您具备实施所选择焊接方法所需的技术和设备资源。

成本因素：考虑成本因素是选择焊接方法的重要考量因素之一。一般情况下，无铅焊接可能会稍微增加生产成本，因为无铅锡合金的价格较高，并且需要更高的焊接温度和时间。对于大批量生产或预算受限的情况，有铅焊接可能是更经济的选择。

三、有铅和无铅的焊接时推拉力

传统的锡铅焊料在电子装联中已经应用了近一个世纪。Sn63／Pb37共晶焊料的导电性、稳定性、抗蚀性、抗拉和抗疲劳、机械强度、工艺性都是非常优秀的，而且资源丰富，价格便宜。是一种极为理想的电子焊接材料。

但由于铅污染人类的生活环境。据统计，某些地区地下水的含铅量已超标30倍（允许标准

一、无铅焊接技术的现状

无铅焊料合金成分的标准化目前还没有明确的规定。IPC等大多数商业协会的意见：铅含量<0.1－0.2WT％（倾向<0.1％，并且不含任何其它有*元素的合金称为无铅焊料合金。

1、无铅焊料合金

无铅化的核心和首要任务是无铅焊料。据统计全球范围内共研制出焊膏、焊丝、波峰焊棒材100多种无铅焊料，但真正公认能用的只有几种。

（1）目前有可能替代Sn／Pb焊料的合金材料

有可能替代Sn／Pb焊料的无*合金是Sn基合金。以Sn为主，添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素，构成二元、三元或多元合金，通过添加金属元素来改善合金性能，提高可焊性、可靠性。主要有：Sn－Bi系焊料合金，Sn－Ag共晶合金，Sn－Ag－Cu三元合金，Sn－Cu系焊料合金，Sn－Zn系焊料合金（仅日本开发应用），Sn－Bi系焊料合金，Sn－In和Sn－Pb系合金。

（2）目前应用多的无铅焊料合金三元共晶形式的Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7（美国）和三元近共晶形式的Sn96.5\Ag3.0\Cu0.5（日本）是目前应用多的用于再流焊的无铅焊料。其熔点为216－220℃左右。

由于Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7无铅焊料美国已经有了专利权，另外由于Ag含量为3.0WT％的焊料没有专利权，价格较便宜，焊点质量较好，因此IPC推荐采用Ag含量为3.0WT％（重量百分比）的Sn－Ag－Cu焊料。

Sn－0.7Cu－Ni焊料合金用于波峰焊。其熔点为227℃。

虽然Sn基无铅合金已经被较广泛应用，与Sn63\Pb37共晶焊料相比无铅合金焊料较仍然有以下问题：

（A）熔点高34℃左右。

（B）表面张力大、润湿性差。

（C）价格高

2、PCB焊盘表面镀层材料

无铅焊接要求PCB焊盘表面镀层材料也要无铅化，PCB焊盘表面镀层的无铅化相对于元器件焊端表面的无铅化容易一些。目前主要有用非铅金属或无铅焊料合金取代Pb－Sn热风整平（HASL）、化学镀Ni和浸镀金（ENIC）、Cu表面涂覆OSP、浸银（I－Ag）和浸锡（I－Sn）。

目前无铅标准还没有完善，因此无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。美国和台湾省镀纯Sn和Sn/Ag/Cu的比较多，而日本的元件焊端镀层种类比较多，各家公司有所不同，除了镀纯Sn和/Sn/Ag/Cu外，还有镀Sn/Cu、Sn/Bi等合金层的。由于镀Sn的成本比较低，因此采用镀Sn工艺比较多，但由于Sn表面容易氧化形成很薄的氧化层、加电后产生压力、有不均匀处会把Sn推出来，形成Sn须。Sn须在窄间距的QFP等元件处容易造成短路，影响可靠性。对于低端产品以及寿命要求小于5年的元器件可以镀纯Sn，对于高可靠产品以及寿命要求大于5年的元器件采用先镀一层厚度约为1µm以上的Ni，然后再镀2－3µm厚的Sn。

3、目前无铅焊接工艺技术处于过渡和起步阶段

虽然国际国内都在不同程度的应用无铅技术，但目前还处于过渡和起步阶段，从理论到应用都还不成熟。没有统一的标准，对无铅焊接的焊点可靠性还没有统一的认识，因此无论国际国内无铅应用技术非常混*，大多企业虽然焊接材料无铅化了，但元器件焊端仍然有铅。究竟哪一种无铅焊料更好？哪一种PCB焊盘镀层对无铅焊更有利？哪一种元器件焊端材料对无铅焊接焊点可靠性更有利？什么样的温度曲线合理？无铅焊对印刷、焊接、检测等设备究竟有什么要求。。。。都没有明确的说法。总之，对无铅焊接技术众说纷纭，各有一套说法、各有一套做法。这种状态对无铅焊接产品的可靠性非常不利。因此目前迫切需要加快对无铅焊接技术从理论到应用的研究。

二、无铅焊接的特点和对策

1、无铅焊接和焊点的主要特点

（1）无铅焊接的主要特点

（A）高温、熔点比传统有铅共晶焊料高34℃左右。

（B）表面张力大、润湿性差。

（C）工艺窗口小，质量控制难度大。

（2）无铅焊点的特点

（A）浸润性差，扩展性差。

（B）无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。

（C）无铅焊点中气孔较多，尤其有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。

（D）缺陷多－由于浸润性差，使自定位效应减弱。

无铅焊点外观粗糙、气孔多、润湿角大、没有半月形，由于无铅焊点外观与有铅焊点有较明显的不同，如果有原来有铅的检验标准衡量，甚至可以认为是不合格的，但对于一般要求的民用电子产品这些不影响使用质量。因此要说服客户理解，这是因为无铅焊接润湿性差造成的。随着无铅技术的深入和发展，由于助焊剂的改进以及工艺的进步，无铅焊点的粗糙外观已经有了一些改观，相信以后会有更好的进步。

2、无铅波峰焊特点及对策

无铅波峰焊接的主要特点也是高温、润湿性差、工艺窗口小。质量控制难度比再流焊更大。

（1）用对波峰焊的焊料通常采用Sn－0.7Cu或Sn－0.7Cu－0.05Ni，熔点227℃，焊接温度250－260℃。Sn－Cu焊料中加入少量的Ni可增加流动性和延伸率。波峰焊也可以使用Sn/Ag/Cu，一般不推荐用Sn/Ag/Cu焊料，除了因为Sn/Ag/Cu焊料的成本比较高，另外Ag也会腐蚀Sn锅，而且腐蚀作用比Sn更严重。

（2）无铅波峰焊接Sn锅中焊料温度高达250－260℃，Sn在高温下有溶蚀Sn锅的现象，温度越高熔蚀性越严重，而且无铅焊料中Sn成分占99％，比有铅焊料多40％，如果采用传统的不锈钢锅胆进行无铅焊，大约三个月就会发生漏锅现象。因此要求波峰焊设备的Sn锅，喷嘴耐高温、耐腐蚀，目前一般采用钛合金钢锅胆，

由于无铅焊料的浸润性差，工艺窗口小，焊接时为了减小PCB表面的温度差，要求Sn锅温度均匀，

（3）由于高熔点，PCB预热温度也要相应提高，一般为100－130℃。为了PCB内外温度均匀，预热区要加长。使缓慢升温。焊接时间3－4s。两个波之间的距离要短一些。

（4）对于大尺寸的PCB，为了预防PCB变形，传输导轨增加中间支撑。

（5）由于高温，为了防止焊点冷却疑固时间过长造成焊点结晶颗粒长大，波峰焊设备应增加冷却装置，使焊点快速降温。但是冷却速度过快又可能对陶瓷体结构的CHIP元件伤害，有可能会使无件产生开裂，因此还要控制不要过快冷却。另外对Sn锅吹风会影响焊接温度，因此还要考虑采用适当的冷却手段。

（6）由于高温和浸润性差，要提高助焊剂的活化温度和活性，工艺上可增加一些助剂涂覆盖。

（7）要密切关注Sn－Cu焊料中Cu的比例，Cu的成分达0.2％，液相温度改变多达6℃。这样的改变可能导致动力学的改变以及焊接质量的改变。Cu比例超过1％，必须换新焊料。由于Cu随工作时间不断增多，因此一般选择低Cu合金。

（8）波峰焊时通孔元件插装孔内上锡高度可能达不到75％（传统Sn\Pb要求75％），因此要求从PCB孔径比的设计、助焊剂活性与涂覆量、波峰温度、波峰高度、导轨的倾斜角度等方面综合考虑。

（9）由于高温，Sn会加速氧化，因此无铅波峰焊工艺还有一个很大的缺点是产生大量的残渣，充氮气（N2）可以减少焊Sn渣的形成。当然也可以不充N2，或者加入无铅锡渣还原粉，将产生大量的残渣还原后重复利用，但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。

（10）波峰焊后分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象较严重。

三、从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段存在的问题

1、无铅工艺对元器件的挑战

（1）耐高温

要考虑高温对元器件封装的影响。由于传统表面贴装元器件的封装材料只要能够耐240℃高温就能满足有铅焊料的焊接温度了，而无铅焊接时对于复杂的产品焊接温度高达260℃，因此元器件封装能否耐高温是必须考虑的问题了。

另外还要考虑高温对器件内部连接的影响。IC的内部连接方法有金丝球焊、超声压焊，还有倒装焊等方法，特别是BGA、CSP和组合式复合元器件、模块等新型的元器件，它们的内部连接用的材料也是与表面组装用的相同的焊料，也是用的再流焊工艺。因此无铅元器件的内连接材料也要符合无铅焊接的要求。

（2）焊端无铅化

有铅元器件的焊端绝大多数是Sn／Pb镀层，而无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。究竟哪一种镀层好，目前还没有结论，因此还有待无铅元器件标准的完善。

2、无铅工艺对PCB的挑战

无铅工艺要求PCB耐热性好，较高的玻璃化转变温度Tg，低热膨胀系数，低成本。

（1）无铅工艺要求较高的玻璃化转变温度Tg

Tg是聚合物特有的性能，是决定材料性能的临界温度。在SMT焊接过程中，焊接温度远远高于PCB基板的Tg，无铅焊接温度比有铅高34℃，更容易PCB的热变形，冷却时损坏元器件。应适当选择Tg较高的基PCB材料。

（2）要求低热膨胀系数（CTE）

当焊接温度增加时，多层结构PCB的Z轴与XY方向的层压材料、玻璃纤维、以及Cu之间的CTE不匹配，将在Cu上产生很大的应力，严重时会造成金属化孔镀层断裂而失效。这是一个相当复杂的问题，因为它取决于很多变量，如PCB层数、厚度、层压材料、焊接曲线、以及Cu的分布、过孔的几何形状（如纵横比）等。

克服多层板金属化孔断裂的措施：

凹蚀工艺一-电镀前在孔内侧除掉树脂／玻璃纤维。

以强金属化孔壁与多层板的结合力。

凹蚀深度为13－20µm。

（3）高耐热性

FR－4基材PCB的极限温度为240℃，对于简单产品，峰值温度235－240℃可以满足要求，但是对于复杂产品，可能需要260℃才能焊好。因此厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR－5。

（4）低成本

由于FR－5的成本比较高，对于一般消费类产品可以采用复合基CEMn来替代FR－4基材，CEMn是表面和芯部由不同材料构成的刚性复合基覆铜箔层压板，简称CEMn代表不同型号。

四、无铅工艺对助焊剂的挑战

（1）无铅工艺对助焊剂的要求

（A）由于焊剂与合金表面之间有化学反应，因此不同合金成分要选择不同的助焊剂。

（B）由于无铅合金的浸润性差，要求助焊剂活性高。

（C）提高助焊剂的活化温度，要适应无铅高温焊接温度。

（D）焊后残留物少，并且无腐蚀性，满足ICT探针能力和电迁移。

（2）焊膏印刷性、可焊性的关键在于助焊剂。

确定了无铅合金后，关键在于助焊剂。例如有8家焊膏公司给某公司提供相同合金成份的无铅焊膏进行试验，试验结果差别很大。润湿性好的焊膏后不立碑，润湿性差的湿膏焊上后电阻、电容移位比较多。因此，选择焊膏要做工艺试验，看看印刷性能否满足要求，焊后质量如何。例如印刷时焊膏的滚动性、填充性、脱膜性是否好，间隔1个小时观察印刷质量有无变化、测1－8小时的黏度变化等等。总之要选择适合自己产品和工艺的焊膏。

（3）无铅焊剂必须专门配制焊膏中的助焊剂是净化焊接表面,提高润湿性,防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。高温下助焊剂对PCB的焊盘，元器件端头和引脚表面的氧化层起到清洗作用，同时对金属表面产生活化作用。

免清洗Sn－Pb焊膏已经使用了多年，而且已是成熟的技术。早期无铅焊膏的做法是简单地将Sn－Pb焊料免清洗焊剂和无铅合金混合，结果很糟糕。焊膏中助焊剂和焊料合金间的化学反应影响了焊膏的流变特性，流变性对印刷性能至关重要。

由于无铅合金的浸润性差，要求助焊提高活性，提高活化温度的道理，下面再进一步分析：无论有铅焊接还是无铅焊接，助焊剂浸润区是控制焊接接的关键区域，助焊酸在常温下不能和Cu20起反应，就是分解反应，在分解反应时会发出热量，释放激活能。有铅焊接时，助焊剂的活性反应恰好在焊料的熔点183℃之前，对金属表面进行清洗，焊料熔化时使金属表面获得激活能，从而能够起到降低熔融焊料的黏度和表面张力，提高浸润性的作用，有利于扩散、溶解形成金属间合金层。但是无铅焊接时，熔点为217℃，比有铅高34℃，而无铅助焊剂的主要成份也是松香脂，如果使用传统的助焊剂，在183℃焊料熔化前焊膏中的助焊剂已经结束化反应，再从183℃上升到217℃，由于助焊剂长时间处在高温下，不仅起不到清洗耳恭听和活化作用，还可能造成助焊剂碳化，严重时会使PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良。

因此无铅焊剂必须专门配制，随着无铅进程的深入，由于焊料厂商的努力，他们在活化剂等添加剂上采取措施来提高助焊剂的活性和活化温度，使无铅焊膏质量得到了改善。目前的无铅焊点从外观上看已经比前几年有了改善。

（4）波峰焊中无VOC免清洗耳恭听焊剂也需要特殊配制。无铅焊膏和波峰焊的水溶性焊剂对某些产品也是需要的。

4、关于过度时期无铅焊接可靠性的讨论

关于无铅焊接可靠性问题是制造商和用户都十分关心的问题。尤其是当前正处在从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印刷板、元器件、检测等方面都没有标准，甚至可靠性的测试方法也没有标准的情况下，可靠性是非常让人们担忧的。现阶段的无铅工艺，特别是在国内处于比较混*的阶段，由于有铅和无铅混用时，特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时发生严重的可靠性问题，这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意，而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要注意的问题。

（1）焊点机械是比较软的，容易变形，因此无铅焊点的硬度比Sn－Pb高，无铅焊点的强度也比Sn－Pb高，无铅焊点的变形比Sn－Pb焊点小，但是这些并不等于无铅的可靠性好。由于无铅焊料的润湿性差，因此空洞、移位、立碑等焊接缺陷比较多，另外由于熔点高，如果助焊剂的活化温度不能配合高熔点，正如前面分析的那样，由于助焊剂浸润区的温度、时间长，会使焊接面在高温下重新氧化而不能发生浸润和扩散，不能形成良好的界面合金层，其结果导致焊面结合强度（抗拉强度）差而降低可靠性。

据美国伟创立，AGILENT等公司的可靠性试验，例如推力试验，弯曲试验，振动试验，跌落试验，经过潮热，高低温度循环等可靠性试验结果，大体上都有一个比较相近的结论：大多数民用、通信等领域，由于使用环境没有太大的应力，无铅焊点的机械强度甚至比有铅的要求还高；便在使用应力高的地方，例如军事，高低温，低气压等恶劣环境下，由于无铅蠕变大，因此无铅比有铅的可靠性差很多。

关于无铅焊点的可靠性（包括测试方法）还在初期的研究阶段。

（2）锡须问题

SN在压缩状态会生长晶须（WHISKER），严重时会造成短路，要特别关注窄间距QFP封装元件。晶须是直径为1－10µm，长度为数µm－数＋µm的针状形单晶体，易发生在Sn、Zn、Cd、Qg等低熔点金属表面。

Sn须增长的根本原因是在Sn镀层上产生应力，室温下1.5个月晶须长度达1.5µm。

在Sn中加一些杂质可避免生长Sn须。

（3）分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象

无铅和有铅混用时，如果焊接中混入的铅超过标准>5％时，焊接后在焊占与焊端交界处会加剧公层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象。LIFT－OFF现象在有铅元件采用无铅波峰焊的工艺中比较多，严重时甚至会把PCB焊盘一起剥离开。因此过渡阶段波峰焊的焊盘设计可采用SMD（阻焊定义焊盘）方式，用阻焊膜压住焊盘四周，这样可以减轻或避免PCB焊盘剥离现象。

关于分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象的机理还要继续研究。当焊料、元件、PCB全部无铅化后是否不会产生LIFT－OFF会现象了，也要继续研究。

元件的Sn－Pb镀层发生的LIFT－OFF

（4）铅和有铅混用时可靠性讨论

①无铅焊料中的铅对长期可靠性的影响是一个课题，需要更进一步研究。初步的研究显示；焊点中铅含量的不同对可靠性的影响是不同的，当含量在某一个中间范围时，影响大，这是因为在后凝固形成结晶时，在Sn权界面处，有偏析金相形成，这些偏析金相在循环负载下开始形成裂纹并不断扩大。例如：2％－5％的铅可以决定无铅焊料的疲劳寿命，但与Sn－Pb焊料相比，可靠性相差不大。无铅焊料与有铅焊端混有时要控制焊点中铅含量<0.05％。

目前正处在无铅和有铅焊接的过度转变时期，大部分无铅工艺是无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在“无铅”焊点中，铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或BGA的焊球。

无铅焊料与有铅焊端混用时气孔多，这是因为有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，当无铅焊料合金熔化时，焊膏中的助焊剂排不出去造成气孔。对于波峰焊，由于元件引脚脖子Sn－Pb电镀层不断融解，焊点中铅的含量需要进行监测。

②有铅焊接与无铅焊端混用的质量差

有铅焊料与无铅焊端混用时如果采用有铅焊料的温度曲线，有铅焊料先熔，而无铅焊端（球）不能完全熔化，使元件一侧的界面不能生成金属间合金层，BGA、CSP－侧原来的结构被破坏而造成失效，因此有铅焊料与无铅焊端混用时质量差。BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的。

（5）高温对元件的不利影响

陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感,由于陶瓷体与PCB的热膨胀系数CTE相差大（陶瓷：3－5，PCB：17左右），在焊点冷却时容易造成元件体和焊点裂纹，元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比。0201、0402、0603小元件一般很少开裂，而以上的大元件发生开裂失效的机会较多。

铝电解电容对清晰度极其敏感。

连接器和其他塑料封装元件（如QFP、PBGA）在高温时失效明显增加。主要是分层、*米花、变形等、粗略统计，温度每提高10℃，潮湿敏感元件（MSL）的可靠性降1级。解决措施是尽量降低峰值温度；对潮湿敏感元件进行去潮烘烤处理。

（6）高温对PCB的不利影响

高温对PCB的不利影响在第三节中已经做了分析，高温容易PCB的热变形、因树脂老化变质而降低强度和绝缘电阻值，由于PCB的Z轴与XY方向的CTE不匹配造成金属化孔镀层断裂而失效等可靠性问题。

解决措施是尽量降低峰值温度，一般简单的消费类产品可以采用FR－4基材，厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR－5或CEMn来替代FR－4基材。

（7）电气可靠性

回流焊、波峰焊、返修形成的助焊剂残留物，在潮湿环境和一定电压下，导电体之间可能会发生电化学反应，导致表面绝缘电阻（SIR）的下降。如果有电迁移和枝状结晶（锡须）生长的出现，将发生导线间的短路，造成电迁移（俗称“漏电”）的风险。为了保证电气可靠性，需要对不同免清洗助焊剂的性能进行评估。

（8）关于无铅返修

①无铅焊料的返修相当困难，主要原因：

（A）无铅焊料合金润湿性差。

（B）温度高（简单PCB235℃，复杂PCB260℃）。

（C）工艺窗口小。

②无铅返修注意事项：

（A）选择适当的返修设备和工具。

（B）正确作用返修设备和工具。

（C）正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料。

（D）正确设置焊接参数。

除了要适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修过程中一定要小心，将任何潜在的对元件和PCB的可靠性产生不利影响的因素降至低。

（9）关于过度时期无铅和有铅混用情况总结。

（A）无铅焊料和无铅焊端――效果好。

（B）无铅焊料和有铅焊端――目前普通使用，可以应用，但必须控制Pb，Cu等的含量，要配制相应的助焊剂，还要严格控制温度曲线等工艺参数，否则会造成可靠性问题。

（C）有铅焊料和无铅焊端――效果差，BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的，不建议采用。

五、过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题

1、问题举例

（1）有铅工艺也遇到了无铅元器件有的SMT加工厂，虽然还没有启动无铅工艺，但是也遇到了无铅元器件，特别是BGA／CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了，因此采购不到有铅器件了，这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕，因为可以通过提高焊接温度，一般提高到230－235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺，因为目前过度阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用，其可靠性还是可以被接受的。但是糟糕的是无意中遇到了无铅元器件，生产前没有发现，生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺，结果非常糟糕，因为有铅焊料和无铅焊端混用效果差。

（2）有铅工艺也遇到纯Sn热风整平的PCB。

这种情况也是在无意中发生过，结果由于焊接温度不够造成质量问题。

（3）波峰焊问题

波峰焊问题比较多，例如目前有铅工艺遇到无铅元器件；无铅工艺的插装孔，导通孔不上锡；分层LIFT－OFF现象较严重；桥接、漏焊等缺陷多；锡锅表面氧化物多。。。。。

2、解决措施

（1）备料

备料要注意元器件的焊端材料是否无铅，如果是无铅元器件，一定要弄清楚是什么镀层材料，特别是BGA／CSP和新型封装的器件，例如LLP等（有铅工艺也要注意）。

目前无铅标准还没有完善，因此无铅无器件焊端表面镀层的种类很多，例如日本的元件焊端镀Sn／Bi层，如果焊料中含有铅，当铅含量<4WT％，Bi会与Pb形成93℃的低熔点，影响产品可靠性，因此镀Sn／Bi的元件只能在无铅焊料中使用。

（2）物料管理

对于有铅、无铅两种工艺并存的企业，务必注意制造严格的物料管理制度，千万不能把有铅、无铅的焊膏和元器件混淆。

（3）无铅印刷要提高印刷精度

加大模板开口尺寸：宽厚比>1.6，面积比>0.71

（4）提高贴片精度

（5）严格控制温度曲线，尽量降低峰值温度；

对潮湿敏感元件进行去潮烘烤。

（6）复杂和高可靠产品采用耐高温的PCB材料（FR5或其它）

（7）在N2中焊接比在空气中焊接的质量好，尤其波峰焊采用N2可以减少高温焊料氧化，减少残渣，节省焊料。或者加入无铅锡渣还原粉，将产生大量的残渣还原后重复利用，但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。

六、有铅向无铅制程转换过程中成本控制

在有铅向无制程转换过程中成本控制主要从机器成本和制程材料消耗成本两方面考虑。

目前相当多的企业已购置有铅焊接工艺所使用的机器（波峰焊）在各种性能及*作性方面已经接近无铅焊接的工艺要求，将现在所使用的机器关键部分的部件材质及尺寸作出对应的改造即可继续使用在要求不是十分高的电子产品加工工艺当中。

普通波峰焊机改无铅波峰焊机可行性分析

普通锡和无铅锡的焊接温度区别:

a普通锡的焊接温度245℃

b无铅锡的焊接温度270℃

普通锡和无铅锡的焊接用助焊剂预热温度区别

a普通锡的焊接用助焊剂预热温度90℃

b无铅锡的焊接用助焊剂预热温度110℃

普通锡和无铅锡的金属成分区别

a普通锡的金属成分Sn/Pb

b无铅锡的金属成分主要是Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu

普通锡和无铅锡的焊接设备要求区别

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普通锡的焊接设备要求

无特别要求:

无铅锡的焊接设备要求

a要求机器当中与锡接触部分本身不能含有铅的成分.

b要求无铅锡的熔炉能够耐腐蚀的性能较好.

c要求机器的冷却速度较快

综合以上要求其对应措施如下

1.机器的材料采用钛合金材料

2.机器的预热区长度和机器使用的速度成一定比例

3.和无铅助焊剂有接触的部分采用不含铅成分材料制成

4.将机器的冷却部分改为冷气机或将冷却风扇的数量加多

锡炉改造后效果

a完全满足无铅工艺制程各方面的要求

b生产速度和改造之前基本相同

结论

将原来的普通波峰焊机改造成无铅波峰焊机是完全可行而且是节约成本的两全之策

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材料消耗方面

目前无铅工艺当中采用的钎焊料相对比原来的焊料成分方面锡的含量增大很多，其合金成分相对有很大的提升。在生产加工过程中，其锡渣的产生量比原来普通焊料的产生量也有很大幅度的提高。如果能将锡渣的产生量降低则对于材料消耗方面的成本控制是有益的。

锡渣主要是锡在高温环境下和氧气发生反应产生的氧化物，通过物理高温搅拌可以将大部分的锡氧分离（即锡渣还原），将分离的锡重新使用，也可利用化学置换还原反应将锡渣中的氧分子置换后还原成纯锡而重复使用。