无铅是在选择焊膏时需要特别关注问题之一。有意思的是,尽管这个行业正在步入无铅世界和无铅工艺,但是,仍然有许多局部市场还在使用含铅焊料,因此,在涉及工艺参数时,将继续面临各种问题。
这其实并不是smt贴片加工产业的选择;是供应链推着他们进入无铅世界。有些人虽然不情愿,但最终还是勉强接受。其他人会重新让铅进入他们的系统。在助焊剂化学方面,大部分使用无铅焊料的组装需要清洁,大部分含铅组装使用某种免洗产品,或者使用加入肥皂或溶剂的RMA产品的清洗工艺。在这些产品中许多都涂有保护涂层,涂层制造商坚持使用干净的基板,确保涂层符合设计要求。这些组装厂家严格遵守RoHS2法规的要求。一些smt贴片打样厂家选择在他们的系统中重新使用铅,对BGA进行焊球再塑,并且用锡铅焊锡。随着大部分军工产品改用民用现货部件,而不是采用军用规格产品,其他的部分smt企业过渡到无铅产品。
按照众焱电子小编的理解,截至2019年7月,除非你申请到欧盟的豁免,获得生产含铅电路板的产品,并销往欧盟的特许,否则就必须遵守RoHS的规定。小编认为使用含铅产品的用户在欧洲市场的占比非常非常小。关于这个难题,不同的国家有不同的规定。中国似乎参照的是欧盟的规定。美国目前还没有任何关于无铅的规定,你仍然可以在电子产品中使用铅。所以说,如果是美国的军工产品,他们不受RoHS的约束,可以继续使用含铅材料。
如今,无铅材料应用经验也有十年了,飞机并没有从天上掉下来。所以说,从某些角度来看,企业更愿意相信无铅焊料的可靠性问题并没有那么令人担忧。此外,正在研究许多新的合金,同时从供应链中淘汰铅,这正是引进其他那些过去不被重视元素的机会,特别是铋,这些元素是因为在现有系统中铅的存在而没有成为焊锡合金中的元素的机会。这可能会让人感到意外,但是,SAC305并不是国际电子制造联合会(iNEMI)推荐的行业标准,iNEMI的作用更像是在向无铅过渡期间的Jedi委员会。他们最初的建议是SAC387,合金中银的含量为3.8%,铜为0.7%。在他们的选择过程中,有很多因素需要考虑,所以这是一个很好的建议。然而,人们发现,可以把3.8%的银中减掉其中0.8%,这样一磅焊料就可以节省几美元,当你倒掉1000磅的焊锡罐时,就相当明显。它还解决了含银比例更高的银合金的可靠性问题。当银的百分比超过3%,就会形成一种银的金属间化合物,形成易脆的断裂边界,从而降低抗跌落冲击的性能。结果,SAC305逐渐成为标准,取代了最初推荐的SAC387。SAC305并不是标准焊料;这是这个行业在向无铅过渡的过程中的产物。另一件重要的事情是,SAC合金和供应链中仍然存在的铅相兼容。最终,在性能、可靠性和现有工艺及材料的兼容性方面,SAC305成为最佳的折衷方案。
小编认为,在供应链中还存在铅,就不会考虑铋,这是由于铋遇到锡和铅,就会形成一种熔融温度97°C的合金,用这种合金焊接的东西很快就会出现故障。这正是铋不受重视的原因。
因为使用铋有一些明显的好处,测试表明,含铋合金的热循环性能要比SAC305合金好很多。SAC305有一个很少人知道的缺陷,就是SAC305一旦在高温下暴露过长的时间,随着时间的向前推移,合金的晶粒结构会变粗,一旦晶粒的结构变粗,合金的机械性能就会出现明显下降。如果SAC305焊点在足够长时间里一直保持足够热的话,它会慢慢地变脆。当电子产品的尺寸更小、功率更大时,与之相伴的一个副作用就是热,在许多应用中SAC305的热循环性能并不能完全满足要求。在合金中加入适量的铋对合金的热性能有显著的积极影响。针对具体需求的利基合金、定制合金将会得到发展。像SN100C这类加了铋的合金具有广泛的基础。它在性能上完全满足要求,成本下降了30-50%,所以很快就被采用。还会在合金市场中不断看到这类变化。它会继续出现变化,然后有计划地逐步替换。SAC305合金不再是事实上的标准。还会继续使用SAC305,但是,那些特别重视高可靠性问题的产品,会开始引进其他合金来解决可靠性问题。
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