電子產品無鉛焊接工藝與實施方法論文

電子產品無鉛焊接工藝與實施方法論文

　　摘要：在科學和信息技術飛速發展的背景下，電子產品制造業的發展迎來了極大的機遇�，F階段電子產品充滿了人們的生活，加強其加工工藝及實施方法的研究具有重要意義。本文從電子產品的無鉛焊接工藝入手，對無鉛合金電鍍法、有機助焊保護膜和化學鍍鎳展開了詳細的探討，并在此基礎上對無鉛焊接的實施方法進行了研究，希望對我國電子產品無鉛焊接工藝的進步起到促進作用。

　　關鍵詞：電子產品；無鉛焊接工藝；實施方法

　　前言

　　眾所周知，鉛對于人體具有嚴重的危害性，在這種情況下，人們不僅應加強對含鉛食品的預防，同時要注重鉛通過其他途徑來威脅人類的身心健康，近年來國際上頒發并執行了ROHS，該令法對于電子產品中的危害成分進行了嚴格的控制，其中最主要的就是禁止鉛在電子產品中的應用，因此現階段全球范圍內已經興起無鉛焊接技術。目前我國多數行業都應用無鉛鍍層或者直接從國外來購買元器件等。經過多年努力，我國總結出對焊料的合理應用，同時加強焊接工藝對于電子產品的不斷發展具有重要意義。

　　一、電子產品無鉛焊接工藝

　�。ㄒ唬�無鉛合金電鍍法

　　在這一焊接工藝當中，電鍍的過程中采用三種合金的方式，分別為Sn-Cu、Sn-Bi和Sn-Ag。針對Sn-Cu而言，其電鍍需要99.3的Sn和0.7的Cu，同時在二百二十七攝氏度下進行共晶，它的結合強度較高，擁有較低的材料成本，但是它擁有較差的氧化強度；針對Sn-Bi而言，其電鍍中的共晶合金需要42的Sn和58的Bi，同時需要一百四十攝氏度的固化或液化溫度，它具有較高的合金抗拉強度，然而較低的延伸度差，在較好的可焊性下，這種材料被應用于較多的設備外部引線，例如PLCC、QFP和SOP等，在鐵鎳和銅的合金線材上也經常會將其鍍在其上；針對Sn-Ag而言，合金需要應用96.5的Sn，3.5的Ag，同時需要在二百二十一攝氏度下進行共晶，該材料被使用于高可靠電子產品的設備當中，起到引線的作用，例如筆記本電腦當中就需要對其進行充分的運用[1]。同時該材料在使用過程中，如果要想充分發揮其潤濕作用，可以在二百五十攝氏度下得以實現。

　�。ǘ�）有機助焊保護膜

　　銅金屬材料是很容易在空氣下被氧化的，將OSP鍍于表面能夠有效防止氧化現象。該材料作為水基有機化合物，能夠起到極高的保護層作用。該材料的無焊接工藝當中，首先需要在該材料的槽中浸入PCB，也可以運用噴涂的手段將OSP噴于PCB表面，其厚度最高不得超過0.5微米，最低不得超過0.2微米[2]。在日常工作中，一旦發現印焊膏有瑕疵，在使用乙醇擦拭時同時也會將這層保護膜擦掉，因此需要再次及時將OSP涂抹其上。OSP具有多種特點，在對其進行使用的過程中，應加強對特點的研究。首先，該材料質地細膩，在細間距和小型設備中較適用；其次，在將其涂抹于PCB之上的過程中，應注意其溫度應低于八十攝氏度，這樣能夠保證PCB始終保持較好的平整度；再次，該材料具有較低的成本但是擁有較低的保存期。

　　二、選擇恰當PCB實施無鉛焊接

　　在實施無鉛焊接過程中，有鉛焊接的溫度應低于再流焊溫度最好四十攝氏度左右，這就導致PCB需要保持較高的熱穩定性，從而可以承受頻繁的熱沖擊，在高溫焊接過程中能夠產生較小的變形，同時不產生任何起泡。

　�。ㄒ唬㏕g的選擇

　　Tg即玻璃化轉變溫度，現階段全部的基板基本上都是玻璃纖維同有機聚合物環氧等共同壓制而成。不同的Tg適合不同的有機聚合物，當Tg的溫度低于PCB的時候，將導致物質結構在層壓板當中發生轉變，有原來的堅硬轉變成十分脆弱，甚至能夠呈現出玻璃態，在后期將呈現出膠態，非常柔軟，這樣一來將導致其嚴重降低機械強度。例如，E-玻璃板、環氧，FR-4的Tg擁有一百二十攝氏度的溫度，聚酰亞胺的Tg溫度為二百五十攝氏度，Tg的溫度要低于使用中的溫度，Z軸的方向上PCB會逐漸膨脹。

　�。ǘ�）CTE的匹配

　　在對電子產品進行焊接施工的過程中，需要進行CTE匹配，即熱膨脹系數的匹配，尤其是在航天等電子產品的焊接過程中，其器件的封裝應將BGA、CSP和LCCC進行充分的使用，尤其是需要高密度組織時，CTE的匹配是最基礎的條件，一旦匹配不合理，將導致加電和熱循環過程中，較大的差異將出現在基板CTE和組件之間，同時還有可能出現疲勞斷裂的現象，這是由于重復的拉伸應力產生在焊點當中。在這種情況下，在選擇CTE的過程中應在Z方向對PCB、X和Y進行充分的選擇[3]。

　�。ㄈ�）吸溫性的有效控制

　　較大的吸濕性存在于基板當中，這將對電子產品的焊接產生直接的影響，其質量將會大大下降，一旦基板產生了較大的吸濕性，會導致較多的起泡產生于焊接加入的過程中，將造成損壞和分層開裂出現在基板當中�，F階段，電子產品中使用的有機材料當中，大部分都是吸濕性較強的材料，因此在進行焊接之前，必須及時檢測濕氣的強度，而測試的手段就是吸水，同時通過這一手段將大大轉變材料原有的特性，也就是說將會對材料原本的重量及尺寸進行轉變，在對重量進行測量的過程中能夠得到準確的增重百分比。

　　三、結論

　　世界發達國家在焊接電子產品的過程中，早已使用了無鉛技術，而我國在發展無鉛焊接的過程中，起步較晚，現階段增加對電子產品無鉛焊接工藝和實施方法的研究具有重要意義。近年來我國相關部門在設備的引進過程中已經極大程度的實現了無鉛，不僅引進了SMT等設備，還積極研發出了CTE的匹配及有效控制吸濕性的方法。

　　參考文獻：

　　[1]周斌.無鉛便攜式電子產品板級組件的TFBGA跌落可靠性研究[D].桂林電子科技大學,2007.

　　[2]王秀艷.基于SMT電子產品的無鉛化技術研究及檢測[D].吉林大學,2007.

　　[3]張應奇.汽車電子控制產品無鉛焊接工藝的可靠性研究及驗證[D].復旦大學,2013.

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