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有铅焊接工艺和无铅焊接工艺

有铅焊接工艺和无铅焊接工艺 雷海科技
2023-06-10
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导读:本文介绍焊接中的有铅和无铅工艺,对其优缺点进行了介绍,雷海科技主要产品均使用了环保性更好的无铅工艺。
一、定义

有铅工艺和无铅工艺的区别在于使用的焊料中的铅含量,一般欧盟ROHS(Restriction of Hazardous Substances)标准是含铅量小于1000PPM(parts per million),日本标准是小于500PPM,无铅焊料一般含有锡、银或铜金属元素,使用此标准焊料的工艺一般称为无铅工艺。目前,我们国家对无铅焊料的定义标准为:以锡元素作为钎料合金主要化学成分,铅含量不大于0.07%(质量分数)的软钎料的总称。

随着国际环保要求逐步提高,无铅工艺为主导是电子生产发展的必然过程。正确认识有铅工艺和无铅工艺的优点和劣势,在综合考虑生产成本和环保的前提下选择合适的生产工艺,是必须要考虑的因素。

二、有铅工艺的优点

1)接合更牢固

有铅焊料在各种金属之间提供更好的导电性。例如,在铜和镀镍钢之间提供了良好的连接。

2)便于使用

有铅焊料在应用前不需要助焊剂或清洁剂。只需将焊膏直接涂在要将电线连接在一起的表面上。加热后,熔化的焊料流入焊丝末端之间的间隙。一旦冷却下来,焊料就会凝固,形成永久结合。

3)润湿性好

有铅焊料的润湿性使其更容易在小孔和狭窄空间周围流动。因此,可以快速地在电子元器件和 PCB 之间建立连接。

4)低熔点

有铅焊料的熔点在 183℃ 较低,而无铅焊料在 217℃ 熔化。

5)成本更低

由于有铅焊料的成本远低于无铅焊料,大约相差3倍左右。有铅焊料需要更少的步骤,节省时间和金钱。

三、有铅工艺的缺点

1)不环保

加热时,有铅焊料会产生称为氰化氢和一氧化碳的有毒气体。如果处理不当,这些气体可能会对生命造成严重威胁,必须要有适当的通风系统。

2)散热性能差

有铅焊料的高耐热性使其难以消散焊接操作过程中产生的多余热量。因此,容易发生过热,对附近的电子设备造成损坏。

3)火灾风险高

一旦暴露在空气中,有铅焊料的可燃性会显着增加。因此,在使用有铅焊料时必须小心。

四、无铅工艺的优点

1)健康环保

无铅焊料是一种无毒焊料,加热后不会产生有毒有害气体,无需处理加工产生的废气;材料中含铅量极少,也不会对人体健康产生危害。

2)对PCB更安全

在处理有铅焊料时,由于其高度可燃性,总是有可能被烧毁。但是使用无铅焊料,那么烧毁PCB的机率非常低。

3)PCB 焊接的理想选择

与铅焊接相比,无铅合金更适用于电子印刷电路板应用。无铅焊料在回流过程中不会散开,这会产生更牢固的粘合。而不会出现 PCB 磨损等现象。

无铅焊料、焊接工具和绿色印刷电路板

5)符合 ROHS 准则

使用无铅焊料作为符合 ROHS 准则的一种手段,对电子行业有重要的影响。6)兼容性

无铅焊料的其他好处之一是它与现有制造工艺的兼容性。大多数 PCB 制造商可以很轻易地将使用有铅焊料转变为无铅焊料。

印刷电路板上的无铅焊接元件
五、无铅工艺的缺点

1)使用起来麻烦

无铅焊料处理起来不容易,可能需要助焊剂和清洁剂。

2)高熔点

大多数含铅焊料的无铅替代品都具有较高的熔点,会迅速氧化焊料。可能导致组件应力,采用塑封或电解电容的元件会受到更大的影响。具有低介电常数的电子设备可能容易出现故障。

3)成本高

与无铅相比,具有成本效益,铅比锡便宜十倍左右。因此,较高的锡含量意味着较高的产品成本。一些无铅焊料含有银,价格昂贵。

4)低润湿性

无铅焊料的流动性不如有铅焊料,润湿比较缓慢。

5)沉积物

无铅焊料会形成表面氧化物、助焊剂杂质和合金沉积物。这些会损害组件的性能,需要进行适当的维护、并清除表面沉积物。

6)锡须

无铅焊料的锡含量很高,这会在相邻引脚之间产生锡须。锡须是从金属表面长出几毫米长的薄导电结构,它们可能导致短路和电子系统故障。

7)金属枝晶

与上述类似的问题。枝晶是随着焊料凝固而生长的树状晶体结构,树突会导致故障。

8)产生附加问题

由于电化学反应的实例,也会出现导电阳极丝。与锡须和金属枝晶一样,导电阳极丝是导致 PCB 故障的另一个大问题。

9)锡缺陷

锡害或锡缺陷也是无铅焊料可能引起的问题。虽然锡害或者锡缺陷可能会导致可靠性风险,但在大多数情况下它们很少发生。

六、应用场景

无铅工艺的应用场景,主要应用在一些对产品的环保标准有要求的企业的需求中:例如外贸出口、军工和国内其他对产品采购方面有环保要求的企业;由于无铅焊料的温度较高,因此无铅工艺的PCB可以应用在温度较高的环境中。有铅工艺仍然是目前使用最广泛的,这是由其优势所决定的,因此一般民用的电子产品和其它追求可靠性的高要求电子产品中还是非常普遍。

精卫二代板卡
综合雷达实验箱

雷海目前的产品中,最具有代表性的例如精卫二代板卡和实验箱的主板,都采用了无铅工艺。严选PCB厂商和反复严格的测试,可以将无铅工艺影响下的问题产品筛选出来,保证交到客户手中的是环保的、高质量的、安全可靠的产品。



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