有铅和无铅混合组装的工艺可靠性区别“HTH官网”

发布时间：2024-11-06 14:44:02 丨 浏览次数：929

一、阐述21世纪初，当时一些通信用终端产品（如手机等），由于国际市场的必须，首度要构建产品的无铅化，一时间给元器件、PCB等厂商带给了产品必需很快更新换代的极大冲击。当时由于元器件无铅化的迟缓，系统装配企业曾多次由于部分无铅元器件无货源，而不能短时用有铅元器件来替代。

这就是无铅化早期经常出现过的无铅钎料焊有铅元器件的向前相容现象。然而时过几年后，元器件等的无铅化获得了突飞猛进的发展，全面符合了终端产品的生产必须。

由于绿色无铅化是元器件等行业发展的大趋势，对元器件生产厂商来说，原先的有铅生产线，大部分都是一步到位地改建成无铅生产线了，市场上无铅元器件于是以很快代替有铅元器件。这又造成了市场尚不无铅化拒绝的许多有铅产品（如通信类产品中的系统产品），因购得将近有铅元器件而被迫搭配无铅元器件替用，这就又经常出现了用有铅钎料焊无铅元器件插槽的向后相容的状态，如表格1右图。表格1由于产品生产成本的极大压力，在目前市场尚不无铅化拒绝的情况下，完全绝大部分的企业，在各自的产品生产中均被迫采行了这种向后相容的混合生产方式。

市场的市场需求造成了这种混合生产工艺方式仅有在几年的时间之后演变电子业界产品生产的主流工艺。二、有铅向无铅技术改变的过渡时期由有铅生产向无铅生产改变不有可能一蹴而就。

因此，电子产品装配生产线在一个较长的时间内，都有可能是用于无铅元器件和有铅钎料展开装配焊的混合装配阶段，即有铅（SnPb）钎料和无铅（SAC）钎料联合不存在于同一块PCBA上。表格1列出的第一个有可能的无铅装配PCBA是向前端相容。在转变了焊膏成分和适当的再行东流曲线之后，前端相容装配的BGA等器件，在焊到PCBA上时用于了无铅焊膏，这就导致BGA类器件的SnPb钎料球被无铅焊膏中的Ag、Cu等替代金属所污染。

表格1列出的第二个有可能的无铅装配PCBA是向后端相容。后末端相容方案的明确提出是在器件供应商引进无铅器件之后，但不是所有用于这些器件装配PCBA的生产商都能将他们的生产线改变为无铅生产线。

出于节约生产成本因素，这些PCBA装配生产商仍将用于普遍存在的有SnPb焊膏和SnPb再行东流焊曲线来焊无铅器件。这样混装构成的焊点又不会对无铅BGA类器件的钎料球导致Pb污染。

三、有铅与无铅混合装配的相容性1．人组类型1）SAC钎料球与SnPb焊膏人组（向后相容）SAC钎料球与SnPb焊膏（闻图1）工艺相容性不存在的问题，主要是SnPb焊膏在再行东流过程中，当用于SnPb焊膏和普通温度曲线时，因再行东流峰值温度为205～220℃，当SAC钎料球合金无法几乎熔融时，可能会产生下面的几种后果：（1）自校正起到弱化或没自对准起到产生，它有可能产生局部开路的焊点，这对细致间距插槽器件尤为重要。（2）钎料球塌陷过于，器件共面性的问题日趋相当严重。它有可能产生局部开路的焊点。

（3）钎料球没再次发生熔塌，两种合金很少混合，焊点显微结构不均匀分布，有可能产生内应力。SAC钎料球与SnPb焊膏混用时，当再东流峰值温度低于225℃（如232℃）时，此时，SAC钎料球几乎熔融。

与用于SnPb钎料球／SnPb焊膏人组比起，其可靠性并不上升。图1SAC钎料球与SnPb焊膏2）SnPb钎料球与SAC焊膏人组（向前相容）SnPb钎料球与SAC焊膏混用时，有铅钎料球再行熔融，覆盖面积在焊盘与元器件焊端上面，助焊剂挥发物容易几乎排泄，不易再次发生空洞，如图2右图。

图2排气通畅构成空洞Jessen研究了焊膏材料与PBGA、CSP插槽钎料球材料对再行东流焊后空洞的影响程度，按特例有所不同人组而递增：SnPb球／SAC焊膏＞SAC球／SAC焊膏＞SnPb球／SnPb焊膏Jessen还以特例模型（闻图3、图4）对上述现象不作了说明。图3熔点：合金A＞合金B图4熔点：合金A＜合金B当钎料球的熔融温度低于焊膏的熔融温度时，会有助焊剂溶解气体渗入入钎料球中构成空洞，如图3右图。

但是，如果钎料球的熔融温度高于焊膏的熔融温度，如图4右图，则一旦钎料球超过熔融温度，助焊剂中产生大量的溶解气体将转入熔融的钎料球钎料中，构成非常明显的空洞。这个空洞构成过程将仍然持续下去，直到焊膏钎料熔融后与钎料球钎料融合。

而融合后才不会造成助焊剂挥发物从熔融钎料内部被驱离出来，空洞构成过程就不会由于缺乏溶解物质而慢慢地平息下来。2．人组的相容性从上述模型中可以显现出，只有当球的熔点不高于焊膏的熔点时，混合应用于才是可以拒绝接受的，否则就将造成不能拒绝接受的空洞。

BGA、CSP等面阵列芯片的有铅、无铅混合装配类型的相容性如图5～图8右图。图5SnPb球／SnPb焊膏（显有铅）图6SAC球／SnPb焊膏（向后相容）图7SAC球／SAC焊膏（显无铅）图8SnPb球／SAC焊膏（向前相容）图5和图7分别示出了显有铅和显无铅再行东流焊后的焊点切片图像，从金相切片分析可见，这两种焊点质量都较为好，而全面评估或许图7比图5更加杰出些。图8所体现的人组再行东流焊接后的焊点质量最好。就混合装配工艺而言，目前电子业界应用于尤为普遍的是：SAC钎料球、Sn37Pb焊膏这向来后相容的人组。

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