綠色環(huán)保產(chǎn)品是新世紀(jì)的主流,但是無鉛化是否可行呢?這個問題要從技術(shù)、成本以及無鉛焊料與目前軟釬焊設(shè)備的兼容性等多個角度去解答。首先從技術(shù)上來講,無鉛化已得到了多個國家的重視,好多國家設(shè)有無鉛焊料研發(fā)的專門機構(gòu),這些研發(fā)機構(gòu)以及焊料生產(chǎn)廠商,都已經(jīng)研發(fā)出多種無鉛焊料,且有相當(dāng)一部分被實驗證明是可以替代錫鉛焊料的產(chǎn)品,(具體的無鉛焊料種類及其特性本文第五要點有詳細(xì)介紹);從成本角度考慮,目前所開發(fā)出的無鉛焊料成本一般的在錫鉛合金價格的2~3倍左右,據(jù)粗略統(tǒng)計,所用焊料的費用不超過產(chǎn)品總成本的0.1%左右,所以不會對產(chǎn)品的總體成本造成太大的影響;就設(shè)備而言,目前也有適應(yīng)無鉛焊料的波峰焊及再流焊設(shè)備出廠,但是,眾多無鉛焊料研發(fā)機構(gòu)及生產(chǎn)商仍在不斷努力改進無鉛焊料本身的質(zhì)量參數(shù),以適應(yīng)客戶目前的現(xiàn)有設(shè)備。現(xiàn)目前無鉛焊接技術(shù)正將面臨哪些問題?
1)、測試和檢測問題
很顯然,傳統(tǒng)的自動光學(xué)檢測(AoI)、自動X射線檢測(AX1)以及在線測試(ICT)等主要檢測手段,都面臨無鉛焊接技術(shù)提出的新要求。無鉛焊接和錫鉛焊接的焊點存在一些固有的差別,經(jīng)歷了從液態(tài)到固態(tài)的晶相變化,無鉛焊點的條紋更明顯,并且比相應(yīng)的錫鉛焊點粗糙,即便是合格的焊點,也可能有斑點;無鉛焊料的表面張力較高,不像錫鉛焊料那么容易流動,形成的圓角形狀也不盡相同。因此,無鉛焊點看起來顯得更粗糙、不平整。這些在視覺上的,差異將直接影響 AOI系統(tǒng)的正確性,因此需要對 AOI設(shè)備和軟件重新進行調(diào)整,以適應(yīng)無鉛焊點的檢測需要。
2)、返修和修復(fù)問題
無鉛焊接的返修和修復(fù)相對于錫鉛焊接確實有一定難度。無鉛焊接的修復(fù)溫度受焊接的溫度影響相應(yīng)提高,有些部件的修復(fù)溫度甚至可達280°C,易造成焊盤翹起、元件損壞等嚴(yán)重的后果。由于潤濕性差,烙鐵頭與無鉛焊料的接觸時間比錫鉛焊料多一倍,其氧化造成的烙鐵頭消耗也比錫鉛焊接更厲害。
3)、有待解決的技術(shù)難點
無鉛組裝技術(shù)無疑是取代傳統(tǒng)錫鉛焊料的先進焊接技術(shù),也是綠色電子組裝技木的發(fā)展方向,但要成功地應(yīng)用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn),還有許多工作要做,還需要解決以下存在的一些問題。
迫切需要開發(fā)在低溫下焊接又能滿足高可靠性要求的無鉛焊料。焊接設(shè)備需要隨無鉛焊接的特點進行相應(yīng)的改進。由于現(xiàn)在絕大多數(shù)進口器件(如FPGA等)為塑料封裝器件,焊接溫度的提高對器件的抗熱應(yīng)力和防潮性能提出更高的要求,要廣泛采用無鉛焊接技術(shù),元器件生產(chǎn)廠家也必須做出努力,從封裝材料和內(nèi)部互連導(dǎo)體及金屬涂覆層上多想辦法,以滿足無鉛焊接生產(chǎn)的需要。導(dǎo)電膠的結(jié)合強度和熱導(dǎo)率有待進一步提高,封裝時間也需要縮短。元器件與導(dǎo)電膠問的結(jié)合界面處形成的電阻性路徑會導(dǎo)致電阻率偏高,影響導(dǎo)電膠在功率器件領(lǐng)域的應(yīng)用。綁定過程的工藝參數(shù)以及環(huán)境條件會造成接觸電阻漂移,影響組裝的可靠性。因此,需要采取措施降低電阻率和接觸電阻漂移的現(xiàn)象。
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