电子产品无铅焊接工艺与实施方法论文

电子产品无铅焊接工艺与实施方法论文

　　摘要：在科学和信息技术飞速发展的背景下，电子产品制造业的发展迎来了极大的机遇。现阶段电子产品充满了人们的生活，加强其加工工艺及实施方法的研究具有重要意义。本文从电子产品的无铅焊接工艺入手，对无铅合金电镀法、有机助焊保护膜和化学镀镍展开了详细的探讨，并在此基础上对无铅焊接的实施方法进行了研究，希望对我国电子产品无铅焊接工艺的进步起到促进作用。

　　关键词：电子产品；无铅焊接工艺；实施方法

　　前言

　　众所周知，铅对于人体具有严重的危害性，在这种情况下，人们不仅应加强对含铅食品的预防，同时要注重铅通过其他途径来威胁人类的身心健康，近年来国际上颁发并执行了ROHS，该令法对于电子产品中的危害成分进行了严格的控制，其中最主要的就是禁止铅在电子产品中的应用，因此现阶段全球范围内已经兴起无铅焊接技术。目前我国多数行业都应用无铅镀层或者直接从国外来购买元器件等。经过多年努力，我国总结出对焊料的合理应用，同时加强焊接工艺对于电子产品的不断发展具有重要意义。

　　一、电子产品无铅焊接工艺

　　（一）无铅合金电镀法

　　在这一焊接工艺当中，电镀的过程中采用三种合金的方式，分别为Sn-Cu、Sn-Bi和Sn-Ag。针对Sn-Cu而言，其电镀需要99.3的Sn和0.7的Cu，同时在二百二十七摄氏度下进行共晶，它的结合强度较高，拥有较低的材料成本，但是它拥有较差的氧化强度；针对Sn-Bi而言，其电镀中的共晶合金需要42的Sn和58的Bi，同时需要一百四十摄氏度的固化或液化温度，它具有较高的合金抗拉强度，然而较低的延伸度差，在较好的可焊性下，这种材料被应用于较多的设备外部引线，例如PLCC、QFP和SOP等，在铁镍和铜的合金线材上也经常会将其镀在其上；针对Sn-Ag而言，合金需要应用96.5的Sn，3.5的Ag，同时需要在二百二十一摄氏度下进行共晶，该材料被使用于高可靠电子产品的设备当中，起到引线的作用，例如笔记本电脑当中就需要对其进行充分的运用[1]。同时该材料在使用过程中，如果要想充分发挥其润湿作用，可以在二百五十摄氏度下得以实现。

　　（二）有机助焊保护膜

　　铜金属材料是很容易在空气下被氧化的，将OSP镀于表面能够有效防止氧化现象。该材料作为水基有机化合物，能够起到极高的保护层作用。该材料的无焊接工艺当中，首先需要在该材料的槽中浸入PCB，也可以运用喷涂的手段将OSP喷于PCB表面，其厚度最高不得超过0.5微米，最低不得超过0.2微米[2]。在日常工作中，一旦发现印焊膏有瑕疵，在使用乙醇擦拭时同时也会将这层保护膜擦掉，因此需要再次及时将OSP涂抹其上。OSP具有多种特点，在对其进行使用的过程中，应加强对特点的研究。首先，该材料质地细腻，在细间距和小型设备中较适用；其次，在将其涂抹于PCB之上的过程中，应注意其温度应低于八十摄氏度，这样能够保证PCB始终保持较好的平整度；再次，该材料具有较低的成本但是拥有较低的保存期。

　　二、选择恰当PCB实施无铅焊接

　　在实施无铅焊接过程中，有铅焊接的温度应低于再流焊温度最好四十摄氏度左右，这就导致PCB需要保持较高的热稳定性，从而可以承受频繁的热冲击，在高温焊接过程中能够产生较小的变形，同时不产生任何起泡。

　　（一）Tg的选择

　　Tg即玻璃化转变温度，现阶段全部的基板基本上都是玻璃纤维同有机聚合物环氧等共同压制而成。不同的Tg适合不同的有机聚合物，当Tg的温度低于PCB的时候，将导致物质结构在层压板当中发生转变，有原来的坚硬转变成十分脆弱，甚至能够呈现出玻璃态，在后期将呈现出胶态，非常柔软，这样一来将导致其严重降低机械强度。例如，E-玻璃板、环氧，FR-4的Tg拥有一百二十摄氏度的温度，聚酰亚胺的Tg温度为二百五十摄氏度，Tg的温度要低于使用中的温度，Z轴的方向上PCB会逐渐膨胀。

　　（二）CTE的匹配

　　在对电子产品进行焊接施工的过程中，需要进行CTE匹配，即热膨胀系数的匹配，尤其是在航天等电子产品的焊接过程中，其器件的封装应将BGA、CSP和LCCC进行充分的使用，尤其是需要高密度组织时，CTE的匹配是最基础的条件，一旦匹配不合理，将导致加电和热循环过程中，较大的差异将出现在基板CTE和组件之间，同时还有可能出现疲劳断裂的现象，这是由于重复的拉伸应力产生在焊点当中。在这种情况下，在选择CTE的过程中应在Z方向对PCB、X和Y进行充分的选择[3]。

　　（三）吸温性的有效控制

　　较大的吸湿性存在于基板当中，这将对电子产品的焊接产生直接的影响，其质量将会大大下降，一旦基板产生了较大的吸湿性，会导致较多的起泡产生于焊接加入的过程中，将造成损坏和分层开裂出现在基板当中。现阶段，电子产品中使用的有机材料当中，大部分都是吸湿性较强的材料，因此在进行焊接之前，必须及时检测湿气的强度，而测试的手段就是吸水，同时通过这一手段将大大转变材料原有的特性，也就是说将会对材料原本的重量及尺寸进行转变，在对重量进行测量的过程中能够得到准确的增重百分比。

　　三、结论

　　世界发达国家在焊接电子产品的过程中，早已使用了无铅技术，而我国在发展无铅焊接的过程中，起步较晚，现阶段增加对电子产品无铅焊接工艺和实施方法的研究具有重要意义。近年来我国相关部门在设备的引进过程中已经极大程度的实现了无铅，不仅引进了SMT等设备，还积极研发出了CTE的匹配及有效控制吸湿性的方法。

　　参考文献：

　　[1]周斌.无铅便携式电子产品板级组件的TFBGA跌落可靠性研究[D].桂林电子科技大学,2007.

　　[2]王秀艳.基于SMT电子产品的无铅化技术研究及检测[D].吉林大学,2007.

　　[3]张应奇.汽车电子控制产品无铅焊接工艺的可靠性研究及验证[D].复旦大学,2013.

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