zhanglizai2008@126的博客

二，《欧盟无铅RoHS标准知识》

1.什么是RoHS？

RoHS是《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》（the Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment）的英文缩写。

2.有害物质是指哪些？

RoHS一共列出六种有害物质，包括：铅Pb，镉Cd，汞Hg，六价铬Cr6+，多溴二苯醚PBDE，多溴联苯PBB。

3.为什么要推出RoHS?

首次注意到电气、电子设备中含有对人体健康有害的重金属是2000年荷兰在一批市场销售的游戏机电缆中发现镉。事实上电子产品在生产中目前大量使用的焊锡、包装箱印刷的油墨都含有铅等有害重金属。

4.何时实施RoHS?

欧盟将在2006年7月1日实施RoHS，届时使用或含有重金属以及多溴二苯醚PBDE，多溴联苯PBB等阻燃剂的电气电子产品将不允许进入欧盟市场。

5.RoHS具体涉及那些产品？

RoHS针对所有生产过程中以及原材料中可能含有上述六种有害物质的电气电子产品，主要包括：

白家电，如电冰箱，洗衣机，微波炉，空调，吸尘器，热水器等，黑家电，如音频、视频产品，DVD，CD，电视接收机，IT产品，数码产品，通信产品等；电动工具、电动电子玩具、医疗电气设备等。

6.目前RoHS进展情况？

一些大公司已经注意到RoHS并开始采取应对措施，如SONY公司的数码照相机已经在包装盒上声明：本产品采用无铅焊接；采用无铅油墨印刷。

信息产业部2004年也出台了《电子信息产品污染防治管理办法》内容与RoHS类似，并于十月份成立了“电子信息产品污染防治标准工作组”，研究和建立符合我国国情的电子信息产品污染防治标准体系；开展与电子信息产品污染防治有关的标准研究和制修订工作，特别是加快制定产业急需的材料、工艺、名词术语、测试方法和试验方法等基础标准。

国家商务部推动标准出台

　　据悉，RoHSRoHS指令规定电子电气产品中所使用的每种单一材料都必须符合要求。而普通的电子电气产品所用的元器件极多，每种元器件可能都含有多种材料，而且目前还无法找到所有的替代材料。而RoHS指令非常严厉，一旦被查出检测不实或6种有害物质超限量，不但要被处以巨额罚款，还将被列入黑名单，并通报全欧不得进口和销售。针对国内生产企业出口欧盟所面临的困境，7月3日，中国商务部新闻发言人崇泉表示，欧盟RoHS指令的市场监管方式不明、检测方法未确定，这些不确定因素将严重影响中欧机电产品贸易的正常开展，希望欧盟有关部门尽快澄清这些问题。

　　从有关渠道获悉，国际电工技术委员会(IEC)第111号技术委员会第3工作小组已经着手制定《决定电子产品中法定有害物质检测程序》的草案。按照计划，该标准在去年9月底完成委员会内的讨论，并预计在2006年10月公告为国际标准。

　　据悉，此前为了配合WEEE环保条款的出台，为了使电子电气产品明显标示去处，欧盟已经公布EN　50419(禁止任意丢弃的标示)，并且这个标示在WEEE标准正式实施时开始实施。

三，《焊锡技术之焊料的基本特性》

锡是延展性很好的银白色金属，具有在常温下不易氧化的稳定性，且属软质低熔点金属，其变相温度为18摄氏度（a<>B），熔点232摄氏度，沸点2270摄氏度，密度7.28g/cm3。 锡具有金刚石型晶格，为灰色a锡；高于相变点温度，则变为呈体心立方晶格的白色B锡。锡在大气中和锡物质中有较好的耐腐蚀性，不失金属光泽，能抗有机酸的腐蚀，但不耐强酸和强碱的腐蚀。锡对人体无害。锡能加工成厚度为0.01mm的箔材，但不能拉成细丝。锡的软度仅次于铅，因为质软，抗拉实验时的拉伸速度不同，其强度亦不同，快速拉伸得到的强度和延伸率都大。 "锡的铸锭，抗拉强度一般为29-39MPa（3-4kgf/mm2)因其在结晶温度在常温以下，所以在室温加工不会硬化。161摄氏度以上为斜方晶格，呈脆性，因此极易加工成粉末。铅呈蓝灰色，熔点为327.4摄氏度，沸点为1525摄氏度，密度为11.34g/cm3,防X射线穿透能力强，导电导热性能差，塑性优异，不产生加工硬化，可在室温下加工成板、管和线材。但抗疲劳和蠕变性能差，长期使用易疲劳和蠕变损坏。 铅对人体有害，铅本身不会被人体吸收，但其可溶性化合物会被吸收。氧化铅、硫酸铅、碳酸铅相对毒性小一些，氯化铅、硝酸铅毒性很大。 铅为面心立方晶格，抗拉强度为9.8-29.4MPa(1-3kgf/mm2),延伸率为40-50%,耐压力为49MPa（5kgfmm2）,布氏硬度4-6%。 锡铅焊料，是由a(Pb)和B（Sn）两种有限固溶体组成。合金共晶温度为183摄氏度，共晶点含Sn61.9%。焊料中的锡，在焊接过程中因冶金反应与母才金属形成和金层，此合金层将焊料与母材连接起来，形成有一定强度的接头结构。铅的加入，可以降低焊料的熔点，改善锡的机械性能，使抗拉强度由纯锡的15MPa增至40MPa左右；同时，还降低了锡的表面张力和粘度，增加闰湿性、流动性及抗氧化能力，减少氧化量。

四，《关于铅的常识》

铅的毒性 美国环境保护署(EPA)：铅及其化合物是17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一； 工业废弃品中的铅通过渗入地下水系统而进入动物或人类的食物链； 人体中存在过量的铅将导致神经和再生系统紊乱、发育迟缓、血色素减少并引发贫血和高血压； 美国职业安全与健康管理署(OSHA)标准：成人血液中铅含量应低于50mg/dl，儿童血液中铅含量应低于30mg/dl。 ◆无铅的定义 目前为止尚没有国际通用定义； 可借鉴标准：管道焊接用焊料及助焊剂中铅含量应低于0.2wt%(美国)，0.1wt%(欧洲)； 国际标准组织(ISO)提案：电子装联用焊料合金中铅含量应低于0.1wt%。 ◆无铅焊料发展的重要进程 1991和1993年：美国参议院提出“Reid Bill”，要求将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下，遭到美国工业界强烈反对而夭折； 1991年起NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗 资超过 2000万美元，目前仍在继续； 1998年：日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品； 1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30； 2000年1月：NEMI向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag 用于波峰焊； 2000年6月：美国IPC Lead-Free Roadmap 第4版发表，建议美国企业全面无铅化； 2000年8月：日本 JEITA Lead-Free Roadmap 1.3 版发表，建议日本企业界于2003年实现标准化无铅电子组装； 2002年1月：欧盟 Lead-Free Roadmap1.0 版发表，根据问卷调查结果向业界提供关于无铅化的重要统计资料； 2003年2月13日，欧洲议会与欧盟部长会议组织，正式批准WEEE和ROHS的官方指令生效，强制要求自2006年7月1日起，在欧洲市场上销售的电子产品必须为无铅的电子产品；（个别类型电子产品暂时除外） 2003年3月，信息产业部拟定《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有Pb。

五，《焊锡线(焊锡丝)使用说明》

1、烙铁头的温度管理非常重要，有温度调节的电烙铁，根据了解使用的焊锡,选择最合适的烙铁头温度设定非常重要。工作以前，用烙铁头测温计先测定烙铁头的温度很重要。使用与厂家配套的正宗烙铁头。假冒烙铁头，孔径（放入发热芯）有大有小，套管的厚度也各有差异这些都造成电烙铁的性能不能发挥，有时会造成电烙铁故障的原因。使用热回复性等热性能好的电烙铁，在使用无铅焊锡进行焊接作业时，由于对零件的耐热性，安全作业的考虑，烙铁头的设定温度一般希望在350度－370度以下。有必要选定最合适的烙铁头，根据了解电烙铁的不同焊接作业的不同，选择最合适的烙铁头是很重要的。合适的烙铁头可以降低烙铁头的温度，增加作业的效率。烙铁头的维护也非常重要。

2、工作区间的安全：

▲警告：当心烫伤！即使在关断电源或者取下烙铁头及套筒后，烙铁头和套筒仍然需要一段时间冷却。在焊接结束后，焊点及被焊接元器件仍然非常热。防止被电击，不要用手接触接地部位，如焊笔套筒，发热体等。儿童及未受培训的人员不能靠近工作区间，绝对不能允许其他未受培训的人员使用或触摸电源线。只能由已经被培训的人员使用并只能用于焊接及拆焊工作，并保存在安全地方，在不使用的时候，必须储存在干燥的地方，并放置在高处或上锁，以免儿童拿到。

3、个人防护设备必须满足工作区间安全规范要求：

当心焊料烫伤，当心被飞溅的溶液状态的焊料烫伤。穿防护服避免烫伤。通过戴防护罩方式来保护眼睛。在焊接或拆焊过程中使用胶粘剂的时候，尤其要注意胶粘剂生产厂家的警告信息。

4、使用空气净化器：

如果配合空气净化器使用，必须确保空气净化器连接正常并处于正常的工作状态。

5、操作人员要求：

不整洁的工作区间会增加意外事故发生的可能性。在不使用本设备的时候，请将本设备放回安全的地方。避免所有易燃物体靠近热的焊笔，包括气体和固体。

6、避免不正确操作方式：

根据人体工学的要求，放置本设备。不正确的操作姿势，可能造成人体畸形。根据工作要求，选择正确的设备。

7、只能由合格的技术人员维修：

在使用的时候，必须符合相关的安全规定；只能由合格的技术人员维修；如果不这样，在使用本设备的时候，可能导致意外事故。

六：《线路板装配中的无铅工艺应用原则》　

过去5年间，电子装配业一直在测试各种合金，希望能找到几种无铅方案替代常规63Sn/37Pb共晶系统。有很多方案虽然从技术的角度来看是可行的，但却没考虑成本、供货性和工艺性等其它方面的因素。本文旨在为业界提供一个实际可行的无铅工艺选用原则，内容包括工艺要求、根据要求得出的结论以及在实际条件下的试用情况等，今后如需对其他更为复杂的系统进行判断比较，这里提供的方法也可作为评估参考。

Chris Bastecki

营销主管

Cookson Semiconductor Packaging Materials

电子装配对无铅焊料的基本要求

无铅焊接装配的基本工艺包括：a. 无铅PCB制造工艺；b. 在焊锡膏中应用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系统；c. 用于波峰焊应用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系统；d. 用于手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系统。尽管这些都是可行工艺，但具体实施起来还存在几个大问题，如原料成本仍然高于标准Sn/Pb工艺、对湿润度的限制有所增加、要求在波峰焊工艺中保持惰性空气状态(要有足量氮气)以及可能将回流焊温度升到极限温度范围(235～245℃之间)而提高了对各种元件的热性要求等等。

就无铅替代物而言，现在并没有一套获得普遍认可的规范，经过与该领域众多专业人士的多次讨论，我们得出下面一些技术和应用要求：

1.    金属价格 许多装配厂商都要求无铅合金的价格不能高于63Sn/37Pb，但不幸的是现有的所有无铅替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。在选择无铅焊条和焊锡丝时，金属成本是其中最重要的因素；而在制作焊锡膏时，由于技术成本在总体制造成本中所占比例相对较高，所以对金属的价格还不那么敏感。

2.    熔点 大多数装配厂家(不是所有)都要求固相温度最小为150℃，以便满足电子设备的工作温度要求,最高液相温度则视具体应用而定。

波峰焊用焊条：为了成功实施波峰焊，液相温度应低于炉温260℃。

手工/机器焊接用焊锡丝：液相温度应低于烙铁头工作温度345℃。

焊锡膏：液相温度应低于回流焊温度250℃。对现有许多回流焊炉而言，该温度是实用温度的极限值。许多工程师要求最高回流焊温度应低于225～230℃，然而现在没有一种可行的方案来满足这种要求。人们普遍认为合金回流焊温度越接近220℃效果越好，能避免出现较高回流焊温度是最理想不过的，因为这样能使元件的受损程度降到最低，最大限度减小对特殊元件的要求，同时还能将电路板变色和发生翘曲的程度降到最低，并避免焊盘和导线过度氧化。

3.    导电性好 这是电子连接的基本要求。

4.    导热性好 为了能散发热能，合金必须具备快速传热能力。

5.    较小固液共存温度范围 非共晶合金会在介于液相温度和固相温度之间的某一温度范围内凝固，大多数冶金专家建议将此温度范围控制在10℃以内，以便形成良好的焊点，减少缺陷。如果合金凝固温度范围较宽，则有可能会发生焊点开裂，使设备过早损坏。

6.    低毒性 合金及其成分必须无毒，所以此项要求将镉、铊和汞排除在考虑范围之外；有些人也要求不能采用有毒物质所提炼的副产品，因而又将铋排除在外，因为铋主要来源于铅提炼的副产品。

7.    具有良好的可焊性 在现有设备和免清洗型助焊剂条件下该合金应具备充分的润湿度，能够与常规免清洗焊剂一起使用。由于对波峰进行惰性处理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性环境的使用条件要求；但就SMT回流焊而言，合金最好要具备在空气下进行回流焊的能力，因为对回流焊炉进行惰性处理成本较高。

8.    良好的物理特性(强度、拉伸度、疲劳度等) 合金必须能够提供63Sn/37Pb所能达到的机械强度和可靠性，而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝(特别是对固液共存温度范围较大的合金)。

9.    生产可重复性/熔点一致性 电子装配工艺是一种大批量制造工艺，要求其重复性和一致性都保持较高的水平，如果某些合金的成分不能在大批量条件下重复制造，或者其熔点在批量生产时由于成分变化而发生较大变化，便不能给予考虑。3种以上成分构成的合金往往会发生分离或成分变化，使得熔点不能保持稳定，合金的复杂程度越高，其发生变化的可能性就越大。

10.  焊点外观 焊点的外观应与锡/铅焊料接近，虽然这并非技术性要求，但却是接受和实施替代方案的实际需要。

11.  供货能力 当试图为业界找出某种解决方案时，一定要考虑材料是否有充足的供货能力。从技术的角度而言，铟是一种相当特别的材料，但是如果考虑全球范围内铟的供货能力，人们很快就会将它彻底排除在考虑范围之外。

另外业界可能更青睐标准合金系统而不愿选专用系统，标准合金的获取渠道比较宽，这样价格会比较有竞争性，而专用合金的供应渠道则可能受到限制，因此材料价格会大幅提高。

12.  与铅的兼容性 由于短期之内不会立刻全面转型为无铅系统，所以铅可能仍会用在某些元件的端子或印刷电路板焊盘上。有些含铅合金熔点非常低，会降低连接的强度，如某种铋/锡/铅合金的熔点只有96℃，使得焊接强度大为降低。

金属及合金选择

在各种候选无铅合金中，锡(Sn)都被用作基底金属，因为它成本很低，货源充足，并具备理想的物理特性，如导电/导热性和润湿性，同时它也是63Sn/37Pb合金的基底金属。通常与锡配合使用的其它金属包括银(Ag)、铟(In)、锌(Zn)、锑(Sb)、铜(Cu)以及铋(Bi)。

之所以选择这些材料是因为它们与锡组成合金时一般会降低熔点，得到理想的机械、电气和热性能。表1列出了各种金属的成本、密度、年生产能力和供货方面的情况，另外在考察材料的供货能力时，将用量因素加在一起作综合考虑得出的结果会更加清晰，例如现在电子业界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5万吨左右，其中北美地区用量约为1.6万吨，此时只要北美有3%的装配工厂采用含铟20%的锡/铟无铅合金，其铟消耗量就将超过该金属的全球生产能力。

近5年来业界推出了一系列合金成分建议，幷且对这些无铅替代方案进行了评估。备选方案总数超过75个，但是主要方案则可以归纳为不到15个。面对所有候选合金，我们采用一些技术规范将选择缩到一个较小的范围内便于进行挑选。

铟 铟可能是降低锡合金熔点的最有效成分，同时它还具有非常良好的物理和润湿性质，但是铟非常稀有，因此大规模应用太过昂贵。基于这些原因，含铟合金将被排除在进一步考虑范围之外。虽然铟合金可能在某些特定场合是一个比较好的选择，但就整个业界范围而言则不太合适，另外差分扫描热量测定也显示77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔点很低，只有114℃，所以也不太适合某些应用。

锌 锌非常便宜，几乎与铅的价格相同，并且随时可以得到，同时它在降低锡合金的熔点方面也具有非常高的效率。就锌而言，其主要缺点在于它会与氧气迅速发生反应，形成稳定的氧化物，在波峰焊过程中，这种反应的结果是产生大量锡渣，而更严重的是所形成的稳定氧化物将导致润湿性变得非常差。也许通过惰性化或特种焊剂配方可以克服这些技术障碍，但现在人们要求在更大的工艺范围内对含锌方案进行论证，因此锌合金在今后考虑过程中也会被排除在外。

铋 铋在降低锡合金固相温度方面作用比较明显，但对液相温度却没有这样的效果，因此可能会造成较大的固液共存温度范围，而凝固温度范围太大将导致焊脚提升。铋具有非常好的润湿性质和较好的物理性质，但铋的主要问题是锡/铋合金遇到铅以后其形成的合金熔点会比较低，而在元件引脚或印刷电路板的焊盘上都会有铅存在，锡/铅/铋的熔点只有96℃，很容易造成焊点断裂。另外铋的供货能力可能会因铅产量受到限制而下降，因为现在铋主要还是从铅的副产品中提炼出来，如果限制使用铅，则铋的产量将会大大减少。尽管我们也能通过直接开采获取铋，但这样成本会比较高。基于这些原因，铋合金也被排除在外。

四种和五种成分合金

由四种或五种金属构成的合金为我们提供了一系列合金成分组合形式，各种可能性不胜枚举。与双金属合金系统相比，大多数四或五金属合金可以大幅降低固相温度，但对降低液相温度却可能无所作为，因为大部分四或五金属合金都不是共晶材料，这意味着在不同的温度下会形成不同的金相形式，其结果就是回流焊温度不可能比简单双金属系统所需的低。

另外一个问题是合金成分时常会发生变动，因此熔点也会变，这在四或五金属合金中会经常遇到。由三种金属组成的合金很难在焊锡膏内的锡粉中实现“同批”和“逐批”一致，在四种和五种金属组成的合金中实现同样的一致性其复杂和困难程度更大。

所以多元合金将被排除在进一步考虑范围之外，除非某种多元合金成分具有比二元系统更好的特性。但就目前来看，业界还没有找到哪种四或五金属合金比二元或三元替代方案更好(无论在成本上还是性能上)。

表2列出一些主要无铅替代方案，以及最终选用或不选用的原因，表中包括了单位重量价格、单位体积价格(对焊锡膏而言单位体积价格更具成本意义)以及熔点等信息，这些合金按照其液相温度递增顺序排列。现根据每种焊接应用的特殊要求分别选出合适的合金。

先考虑焊条(波峰焊)和焊线(手工和机器焊接)。

对波峰焊用焊条的要求包括：a. 能在最高260℃锡炉温度下进行连续焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、桥接等)少；c. 成本尽可能低；d. 不会产生过多焊渣。

结果所有选中的合金都符合波峰焊要求，但99.3Sn/0.7Cu和95Sn/5Sb合金与其它替代方案相比能够节省更多成本。比较而言，99.3Sn/0.7Cu的液相温度比Sn/Sb合金低13℃，因此99.3Sn/0.7Cu成为波峰焊最佳候选方案。

手工焊用锡线的要求与上面焊条应用非常相似，成本考虑仍然居于优先地位，同时也要求能够提供较好的润湿和焊接能力。焊线用合金必须能够很容易地拉成丝线，而且能用345～370℃的烙铁头进行焊接，99.3Sn/0.7Cu合金可以满足这些要求。

与焊条和焊线相比，焊锡膏较少考虑合金成本，因为金属成本在使用焊锡膏的制造流程总成本中所占比重较少，选择焊锡膏合金的主要要求是尽量降低回流焊温度。考察表中所列合金，可以发现液相温度最低的是95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu(熔点217～218℃)和96.5Sn/3.5Ag(熔点221℃)。

这两种合金都是较为合适的选择并各具特点，相比之下Sn/Ag/Cu合金的液相温度更低(虽然只有4℃)，而Sn/Ag合金则表现出更强的一致性和可重复制造性，并已在电子业界应用多年，一直保持很好的可靠性。有些主要跨国公司已经选择共晶Sn/Ag合金进行评估作为无铅替代方案，大多数大型跨国公司也开始对Sn/Ag/Cu合金作初步高级测试。

实测评估结果

波峰焊评测 将99.3Sn/0.7Cu合金装入标准Electrovert Econopak Plus波峰焊机进行测试，这种波峰焊机配备有USI超声波助焊剂喷涂系统、Vectaheat对流式预热和“A”波CoN2tour惰性系统。测试在两种无铅印刷电路板上进行：带OSP涂层的裸铜板和采用浸银抛光的裸铜板(Alpha标准)，两种电路板都采用固态含量2%且不含VOC的免清洗助焊剂(NR300A2)。另外作为对照，将同样的电路板在相同设备上采用相同条件进行焊接，只是焊料用传统63Sn/37Pb合金。

通过实验可得出以下结论：

1.    如果采用99.3Sn/0.7Cu合金，则有必要对波峰焊机进行惰性处理以确保得到适当的润湿度，但不需要对波峰焊机或风道进行完全惰性处理，用CoN2tour公司的边界惰性焊接系统即已足够。

2.    使用99.3Sn/0.7Cu焊接的电路板外观与用63Sn/37Pb合金焊接的电路板没有区别，焊点的光亮程度、焊点成型、焊盘润湿和通孔上端上锡情况也基本一样。

3.    与Sn/Pb合金相比，Sn/Cu合金的桥接现象较少，但由于测试的条件有限，因此对这一点还需要作更进一步的研究。

4.    99.3Sn/0.7Cu合金在260℃温度条件下焊接非常成功，在245℃条件下也没有问题。

5.    采用Sn/Cu合金的几个星期内铜的含量没有发生变化，之所以关注这一问题，是因为铜在锡中的溶解度很低，而且与温度有很大关系。在大批量生产中，电路板的铜吸收情况与用Sn/Pb合金时相同。

印制和回流焊评测 针对Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金开发了一种新的助焊剂，以便在更高回流焊温度下得到较好的润湿效果，因为回流焊温度较高时(比常规回流焊温度高20℃)要求助焊剂中的活性剂应具备更高的热稳定性。另外如果在空气中工作，回流焊温度较高还可能使普通免清洗助焊剂变色，所以这种助焊剂对高温要有很强的承受能力。在95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金中使用UP系列焊锡膏时，即使空气温度达到240℃，它也不会变为棕色或琥珀色。

UP系列焊锡膏在印刷测试中表现非常好，测试时采用的是MPM UP2000印刷机，印刷条件包括6mil厚激光切割网板、印刷速度25mm/秒、网板开口间距16～50mil以及接触式印刷，焊膏印出的轮廓非常清晰且表现出良好的脱模性能。另外这种焊锡膏在中止印刷后(停放超过一小时)再开始使用时无需进行搅拌，其网板使用寿命在8小时以上，粘性也可保持8小时。

回流焊采用Electrovert Omniflo七温区回焊炉，在空气环境下进行焊接。回焊曲线如图1，从图中可看出温度在200秒时间里以近似线性的速率上升到240℃，温度高于熔点(221℃)的时间为45秒。

得出结论如下：

1.    UP系列焊锡膏95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu 88-3-M13表现出良好的印刷性。

2.    无铅焊锡膏能提供良好的粘力且能保持足够的时间。

3.    对测试板而言，95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金所需的240℃最高温度是可以接受的。

4.    回流焊无需氮气也能取得很好效果。

5.    焊点光亮度好，与标准Sn/Pb合金相同。

6.    助焊剂残留物外观(颜色及透明度)比采用Sn/Pb合金及普通助焊剂在标准热风回流焊(峰值温度220℃，高于183℃的时间为45秒)后的情形好得多。

7.    润湿和扩散特性与Sn/Pb标准合金相同。

8.    当使用没有阻焊膜的裸FR-4板子时，过高的回流焊温度会使线路板出现严重变色(变深)，浅绿色阻焊膜会使变色看起来较轻，中/深绿色阻焊膜则使变色基本上看不出来。

9.    有些元件经高温回流焊后会出现变色和氧化迹象，将这种无铅焊料用于两面都有表面安装器件的电路板上时，建议在回流焊后再安装需作波峰焊接的底面SMD器件，以免过度受热影响可焊性。

10.  用UP系列96.5Sn/3.5Ag合金进行的测试所获结果相似，只是回流温度提高了3～5℃。

其它特性

选择一种简单普通二元合金的最大好处在于它已经完成了大量测试且已被广泛接受，如96.5Sn/3.5Ag合金已在某些电子领域应用了很长的时间。95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu现正接受同样严格的测试，并在一些地方显示出非常相似的性能和优点。

福特汽车公司对使用Sn/Ag合金的测试板和实际电子组件进行了热循环试验(-40℃～140℃)，已完成全面热疲劳测试研究，另外他们还将无铅组件用于整车中，测试结果显示Sn/Ag合金的可靠性与Sn/Pb合金相差无几甚至更好。摩托罗拉公司也已经完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的热循环和振动研究，测试表明Sn/Ag合金完全合格，其它OEM厂商在各自的Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金研究中也得到了类似的结论。

根据研究结果，Sn/Ag和Sn/Pb在导电性、表面张力、导热性和热膨胀系数等各方面所取得结果大致相当(见表3)。

本文结论

通过上述讨论，我们可以得到一个实际可行的标准无铅焊接工艺，其基本内容包括：

1.    对焊锡膏应用而言，可将95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu或96.5Sn/3.5Ag合金与UP系列助焊剂配合使用。

2.    对波峰焊应用而言，焊锡条可使用99.3Sn/0.7Cu合金。

3.    对手工/机器焊接而言，焊锡线可使用99.3Sn/0.7Cu合金。

虽然上述方案还未能达到研究无铅替代方案工程师们所确定的每项目标，但基本上能令人满意，该方案最大限制在于96.5Sn/3.5Ag合金所要求的回流焊温度比Sn/Pb合金的要高20～30℃，因此回流焊对元件的要求也有所提高。元器件供应商应与电子装配厂密切合作以解决高温回流焊带来的种种问题。

随着新技术的发展，将来还会有更多更好的替代方案推出，这里讨论的系统最大价值在于其它复杂系统可以根据它提供的标准进行参照比较。在考察更加复杂的系统之前，应多问下面一些可以定量回答的问题：

焊锡膏

1. 新的合金系统是否能将回流焊温度降至与Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金最低回流焊温度为240℃，而95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金的最低回流焊温度则为235℃)？

2. 与Sn/Ag或Sn/Ag/Cu合金相比，金属和焊锡膏的成本如何？

3. 合金中各材料有没有技术参数限制？各材料在技术参数范围内变化时其固相和液相温度的变化情况如何？

焊条

1. 合金的成本如何？与Sn/Cu合金比较哪一个更贵？

2. 合金是否具有Sn/Cu合金所没有的优点？

为什么要采用无铅方案？

在谈论健康和安全问题时，人们一般考虑两个因素——危害和危险。危害是指某物质存在毒性以及食入、吸入或吸收后对人体的影响，危险更多是指采取正确预防措施后材料的安全性或者危害发生的可能性。

铅是一种有毒物质，人体吸收了过量的铅会引起铅中毒，摄入低剂量的铅则可能对人的智力、神经系统和生殖系统造成影响。在评定铅的危险性时，通常是通过调查饮食或呼吸摄入的可能性。就电子业而言，一般正常条件下铅不会达到使其气化的温度，因此这方面的危险无法定量测出，只能通过监测确定。

可以采用一些简单的预防措施，包括在保养波峰焊锡炉和清理残渣时戴上面罩，在有铅区域禁止抽烟，尽可能减少在工作区摄入铅的可能性。另外当接触焊锡膏、焊条、焊线等含铅物体后，务必在吃饭、饮水和抽烟之前清洗双手，彻底消除摄入铅的可能途径。

一般地说，从铅吸收来源来看食入铅的危险要高于呼吸吸入，所以应强调养成良好卫生习惯的重要性，在含铅的区域严禁饮食和抽烟以将危险降到最低。事实证明，只要采取了正确的预防措施，在工作场所使用铅还是相对较为安全的。

既然在电子工业中使用铅的危险如此之小，那么人们为什么还在考虑彻底消除铅的使用呢？其实主要的担心是含铅材料的处置问题，如印刷线路板等。之所以有这种担心，是因为那些被作为垃圾处理的废印刷电路板在埋入地下后，其中所含的铅可能会从电路板渗出进入地下水，继而流入我们的饮用水之中。

目前存在一些技术争论，主要围绕铅从PCB渗出的可能性以及饮用水可接受的含铅量(如果确实含铅)应该低于多少。

无铅立法是否即将出台？

立法过程的政策性很强，因此很难预知，例如目前美国国会就尚未采取积极的立法措施来限制在电子工业中使用铅。由于电子业所用的铅在人类铅使用总量中仅占非常小的份额，而且电子业在国民生产总值中所占比例非常重要并呈增长趋势，因此对电子工业限制用铅会遇到很大阻力。此外所有无铅焊料的替代品都会增加电子制造成本，一些地区关于无铅焊料的研究还没有开始，所以从某种意义上说对此的立法可能会削弱本国电子制造业的竞争力。

欧洲则在推动无铅立法上采取了更为积极的态度，欧盟计划进行一项投票表决，要求2004年1月之前在除车用和某些特殊场合之外的所有电子产品中禁止用铅，荷兰和瑞士则早已实施了有关电子废料的法令。

亚洲方面已有国家就电子废料的回收利用问题发表声明。日本电子产业开发协会和日本电子封装研究所在1998年1月制定了无铅方案的研究原则与计划，有些OEM厂商已经成功开发出回收利用方法，索尼、东芝、松下、日立和NEC等大公司也已承诺将遵守日本的法律，于2001年在某些电子产品中实现无铅化。

电子业是否正在实施无铅工艺？

许多跨国电子公司已经开始启动无铅技术项目，对无铅替代方案进行评估，以做好准备在限制性法律生效后实施无铅系统方案。

也有许多公司将实施无铅工艺作为一种营销战略，他们希望在营销过程中将其电子产品作为无铅和环保产品进行宣传。

参考文献

1. Manko, Howard H., "Lead Poison, Solder and Safety In the Workplace," Electronic Packaging & Production, February 1994, pp 93-95.

2. Akinade, K., et al, "Lead-Free Solder Pastes Evaluation At Motorola Transmission Products Division," Soldering & Surface Mount Technology, No. 20, May 1995, pp 50-54.

3. Peck, Douglas J., "Solder Materials Survey," Circuits Assembly, April 1995, pp 50-51.

4. Various published and unpublished papers from International Tin Research Institute.

5. Harris, Dr. Paul, "Lead-Free Solders For Electronic Assemblies," International Tin Research Institute Paper.

6. Shangguan, Dongkai, and Achari, Achyuta, "Lead-Free Solder Development For Automotive Electronics Packaging Applications," Proceedings of The Technical Program at Surface Mount International August 1995, pp 423-428.

7. Melton, Cindy, "Nitrogen Atmosphere Processing In Lead-Free Soldering," Proceedings from Nepcon West 1995, pp 1003-1011.

8. Lord, P. C. et al, "Thermal Fatigue Behaviour of Some Lead-Free Solder Alloys," Proceedings from the British Association for Brazing and Soldering Autumn 1996 Conference, October 1996.

七：《焊锡膏使用常见问题分析》

焊锡膏使用常见问题分析

 焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法，我们分别对每个问题简要介绍如下：

底面元件的固定

双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。

未焊满

未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1，升温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3，金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度分布太广；5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。

除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。

断续润湿

焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上（1.4.5.），这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量，消除断续润湿现象的方法是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。

低残留物

对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。

显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。

间隙

间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗棗这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳（μm）间距的四芯线扁平集成电路(QFP棗Quad flat packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决,此外,使用润湿速度较慢的焊剂,较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电路板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。

焊料成球

焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。

引起焊料成球（1,2,4,10）的原因包括：1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5,加热速度太快;6,预热断面太长;7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够;9,焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；15、焊膏中金属含量偏低。

焊料结珠

焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.，简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。

焊接结珠的原因包括：1,印刷电路的厚度太高;2,焊点和元件重叠太多;3,在元件下涂了过多的锡膏;4,安置元件的压力太大;5,预热时温度上升速度太快;6,预热温度太高;7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;8,焊剂的活性太高;9,所用的粉料太细;10,金属负荷太低;11,焊膏坍落太多;12,焊粉氧化物太多;13,溶剂蒸气压不足。消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。

焊接角焊接抬起

焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具有细微电路间距的四芯线组扁平集成电路(QFP)的焊点上完全抬起来,特别是在元件棱角附近的地方，一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力,或者是在处理电路板时所受到的机械损坏(12),在波峰焊前抽样检测时,用一个镊子划过QFP元件的引线,以确定是否所有的引线在软溶烘烤时都焊上了；其结果是产生了没有对准的焊趾,这可在从上向下观察看到,如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间界面上引起了部分二次软熔,那么,从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力,防止这个问题的一个办法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)进行抽样检查。

竖碑（Tombstoning）

竖碑（Tombstoning）是指无引线元件(如片式电容器或电阻)的一端离开了衬底，甚至整个元件都支在它的一端上。

Tombstoning也称为Manhattan效应、Drawbridging 效应或Stonehenge 效应，它是由软熔元件两端不均匀润湿而引起的；因此,熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上,随着SMT小型化的进展,电子元件对这个问题也变得越来越敏感。

此种状况形成的原因：1、加热不均匀；2、元件问题：外形差异、重量太轻、可焊性差异；3、基板材料导热性差，基板的厚度均匀性差；4、焊盘的热容量差异较大，焊盘的可焊性差异较大；5、锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差，两个焊盘上的锡膏厚度差异较大，锡膏太厚，印刷精度差，错位严重；6、预热温度太低；7、贴装精度差，元件偏移严重。

Ball Grid Array (BGA)成球不良

BGA成球常遇到诸如未焊满,焊球不对准,焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,这通常是由于软熔时对球体的固定力不足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠,高阻挡厚度或高放气速度造成的；而自定力不足一般由焊剂活性较弱或焊料量过低而引起。

BGA成球作用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现; 正确的可行方法是将整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。最通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用，利用锡62或锡63球焊的成球工艺产生了极好的效果。在使用焊剂来进行锡62或锡63球焊的情况下,缺陷率随着焊剂粘度,溶剂的挥发性和间距尺寸的下降而增加，同时也随着焊剂的熔敷厚度，焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加，在用焊膏来进行高温熔化的球焊系统中，没有观察到有焊球漏失现象出现，并且其对准精确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性，焊剂的活性，焊点的尺寸与可焊性以及金属负载的增加而增加，在使用锡63焊膏时，焊膏的粘度，间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没有影响。在要求采用常规的印刷棗释放工艺的情况下，易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的。整体预成形的成球工艺也是很的发展的前途的。减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的。

形 成 孔 隙

形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。尤其是应用SMT技术来软熔焊膏的时候，在采用无引线陶瓷芯片的情况下，绝大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间，与此同时,在LCCC城堡状物附近的角焊缝中,仅有很少量的小孔隙，孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能,并会损害接头的强度,延展性和疲劳寿命,这是因为孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳，孔隙也会使焊料的应力和 协变增加,这也是引起损坏的原因。此外,焊料在凝固时会发生收缩,焊接电镀通孔时的分层排气以及夹带焊剂等也是造成孔隙的原因。

在焊接过程中,形成孔隙的械制是比较复杂的，一般而言,孔隙是由软熔时夹层状结构中的焊料中夹带的焊剂排气而造成的(2,13)孔隙的形成主要由金属化区的可焊性决定,并随着焊剂活性的降低,粉末的金属负荷的增加以及引线接头下的覆盖区的增加而变化,减少焊料颗粒的尺寸仅能销许增加孔隙。此外,孔隙的形成也与焊料粉的聚结和消除固定金属氧化物之间的时间分配有关。焊膏聚结越早，形成的孔隙也越多。通常,大孔隙的比例随总孔隙量的增加而增加.与总孔隙量的分析结果所示的情况相比,那些有启发性的引起孔隙形成因素将对焊接接头的可靠性产生更大的影响,控制孔隙形成的方法包括:1,改进元件/衫底的可焊性;2,采用具有较高助焊活性的焊剂;3,减少焊料粉状氧化物;4,采用惰性加热气氛.5,减缓软熔前的预热过程.与上述情况相比,在BGA装配中孔隙的形成遵照一个略有不同的模式(14).一般说来.在采用锡63焊料块的BGA装配中孔隙主要是在板级装配阶段生成的.在预镀锡的印刷电路板上,BGA接头的孔隙量随溶剂的挥发性,金属成分和软熔温度的升高而增加,同时也随粉粒尺寸的减少而增加;这可由决定焊剂排出速度的粘度来加以解释.按照这个模型,在软熔温度下有较高粘度的助焊剂介质会妨碍焊剂从熔融焊料中排出,因此,增加夹带焊剂的数量会增大放气的可能性,从而导致在BGA装配中有较大的孔隙度.在不考虑固定的金属化区的可焊性的情况下,焊剂的活性和软熔气氛对孔隙生成的影响似乎可以忽略不计.大孔隙的比例会随总孔隙量的增加而增加,这就表明,与总孔隙量分析结果所示的情况相比,在BGA中引起孔隙生成的因素对焊接接头的可靠性有更大的影响,这一点与在SMT工艺中空隙生城的情况相似。

总 结

焊膏的回流焊接是SMT装配工艺中的主要的板极互连方法，影响回流焊接的主要问题包括：底面元件的固定、未焊满、断续润湿、低残留物、间隙、焊料成球、焊料结珠、焊接角焊缝抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等,问题还不仅限于此,在本文中未提及的问题还有浸析作用,金属间化物,不润湿,歪扭,无铅焊接等.只有解决了这些问题,回流焊接作为一个重要的SMT装配方法,才能在超细微间距的时代继续成功地保留下去。

八：《无卤素：电子业的又一次绿色革命》

第一次听到“无卤素（HalogenFree）”是在上月英飞凌推出采用SSO8无铅封装的全新OptiMOS3系列MOSFET时，其全球开关电源|稳压器高级市场经理ThomasSchmidt先生表示无铅且无卤素的CanPAK封装未来也将应用于这一系列。

几天后，PowerIntegrations公司在推出LinkSwitch-II系列AC-DC开关功率转换IC时，也特别强调该系列的所有器件均为无卤素产品，并提供符合RoHs指令的封装。因为这类产品的最终客户如Apple、Nokia、Samsung和LG等，对绿色环保的要求越来越高了。

卤素究竟有什么危害呢？含有卤素的电路板和电子产品在不完全燃烧的情况下会产生许多副产品，包括二恶英(dioxin)和呋喃类化合物(furan-likecompound)，以及酸性或腐蚀性气体，这些对环境及人的健康具有潜在危害。

例如，目前大部分电力及通信电缆均含有卤素，这种线缆在燃烧时就会散发出有毒雾状化学物质。一旦发生火灾，线缆燃烧产生的酸性气体将损伤人们的鼻子、嘴和喉咙，烟雾还容易使人迷失方向，难以逃离火灾现场。

卤化物广泛存在于印刷电路板、焊接掩膜、模塑化合物、连接器，以及其他常见的电子产品中。现在，人们对卤素问题的关注日益增加，并积极在电子产品中限制卤素的使用。对于许多不同来源的卤素，以及低水平卤素含量对环境的最低限度影响，大多数机构采用国际电化学委员会（InternationalElectrochemicalCommission，IEC）所规定的含量水平，作为其最终装配产品的要求。

具体要求是：氯化合物<900ppm；溴化合物<900ppm；总体卤素<1500ppm。

无卤素可能会成为继2006年7月1日RoHS（有害物质限制）指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。和卤化物的危害相比，RoHS指令限制使用的六种有害物质（铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬CR6+四种重金属和多溴二苯醚PBDE、多溴联苯PBB两种阻燃剂）的危害更是触目惊心。

九：《无铅焊锡：锡/银/铜系统》

  锡/银/铜系统中最佳的化学成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的强度、抗疲劳特性和塑性。 　　在锡/银/铜系统中，锡与次要元素(银和铜)之间的冶金反应是决定应用温度、固化机制以及机械性能的主要因素。按照二元相位图，在这三个元素之间有三种可能的二元共晶反应。银与锡之间的一种反应在221°C形成锡基质相位的共晶结构和ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)。铜与锡反应在227°C形成锡基质相位的共晶结构和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。银也可以与铜反应在779°C形成富银α相和富铜α相的共晶合金。可是，在现时的研究中1，对锡/银/铜三重化合物固化温度的测量，在779°C没有发现相位转变。这表示很可能银和铜在三重化合物中直接反应。而在温度动力学上更适于银或铜与锡反应，以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金属间的化合物。因此，锡/银/铜三重反应可预料包括锡基质相位、ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。 　　和双相的锡/银和锡/铜系统所确认的一样，相对较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在锡基质的锡/银/铜三重合金中，可通过建立一个长期的内部应力，有效地强化合金。这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越细小，越可以有效的分隔锡基质颗粒，结果是得到整体更细小的微组织。这有助于颗粒边界的滑动机制，因此延长了提升温度下的疲劳寿命。 　　虽然银和铜在合金设计中的特定配方对得到合金的机械性能是关键的，但发现熔化温度对0.5~3.0%的铜和3.0~4.7%的银的含量变化并不敏感。 　　机械性能对银和铜含量的相互关系分别作如下总结2：当银的含量为大约3.0~3.1%时，屈服强度和抗拉强度两者都随铜的含量增加到大约1.5%，而几乎成线性的增加。超过1.5%的铜，屈服强度会减低，但合金的抗拉强度保持稳定。整体的合金塑性对0.5~1.5%的铜是高的，然后随着铜的进一步增加而降低。对于银的含量(0.5~1.7%范围的铜)，屈服强度和抗拉强度两者都随银的含量增加到4.1%，而几乎成线性的增加，但是塑性减少。 　　在3.0~3.1%的银时，疲劳寿命在1.5%的铜时达到最大。发现银的含量从3.0%增加到更高的水平(达4.7%)对机性能没有任何的提高。当铜和银两者都配制较高时，塑性受到损害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。 　　最佳合金成分　　合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被认为是最佳的。其良好的性能是细小的微组织形成的结果，微组织给予高的疲劳寿命和塑性。对于0.5~0.7%铜的焊锡合金，任何高于大约3%的含银量都将增加Ag3Sn的粒子体积分数，从而得到更高的强度。可是，它不会再增加疲劳寿命，可能由于较大的Ag3Sn粒子形成。在较高的含铜量(1~1.7%Cu)时，较大的Ag3Sn粒子可能可能超过较高的Ag3Sn粒子体积分数的影响，造成疲劳寿命降低。当铜超过1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子体积分数也会增加。可是，强度和疲劳寿命不会随铜而进一步增加。在锡/银/铜三重系统中，1.5%的铜(3~3.1%Ag)最有效地产生适当数量的、最细小的微组织尺寸的Cu6Sn5粒子，从而达到最高的疲劳寿命、强度和塑性。 　　据报道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C温度的三重共晶合金3。可是，在冷却曲线测量中，这种合金成分没有观察到精确熔化温度。而得到一个小的温度范围：216~217°C。 　　这种合金成分提高现时研究中的三重合金成分最高的抗拉强度，但其塑性远低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈服强度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲劳寿命低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。如果颗粒边界滑动机制主要决定共晶焊锡合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，应该更靠近真正的共晶特性。 　　另外，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有经济优势。 　　与63Sn/37Pb比较　　3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉强度。例如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在强度和疲劳特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性较63Sn/37Pb低，而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb还。 　　与96.5Sn/35Ag比较　　95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化温度(几乎共晶)，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大约4°C。当与96.5Sn/3.5Ag比较基本的机械性能时，研究中的特定合金成分在强度和疲劳寿命上表现更好。可是，含有较高银和铜的合金成分，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。 　　与99.3Sn/0.7Cu比较　　3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的锡/银/铜成分合金具有较好的强度和疲劳特性，但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。 　　推荐　　锡/银/铜系统中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的强度、抗疲劳和塑性。可是应该注意的是，锡/银/铜系统能够达到的最低熔化温度是216~217°C，这还太高，以适于现时SMT结构下的电路板应用(低于215°C的熔化温度被认为是一个实际的标准)。 　　总而言之，含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的锡/银/铜系统的合金成分具有相当好的物理和机械性能。相当而言，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu成本比那些含银量高的合金低，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情况中，较高的含银量可能减低某些性能。

其中，铅会对神经系统直接造成伤害；镉会对骨骼、肾脏、呼吸系统造成伤害；汞会对中枢神经和肾脏系统造成伤害；六价铬会造成遗传性基因缺陷；多溴二苯醚PBDE和多溴联苯是强烈的致癌性和致畸性物质。

从无铅、RoHS到无卤素，再到挪威要求禁止使用18种有害物质的PoHS指令，对材料越来越严格的环保要求不但能显著减少电子产品对环境的污染，还能有效保障我们的健康。

IEC是国际电工委员会（International Electro Technical Commi ssion）的缩写。

IEC成立于1906年，是世界上最早的国际性电工标准化机构，总部设在日内瓦。1947年ISO成立后，IEC曾作为电工部门并入ISO，但在技术上、财务上仍保持其独立性。根据1976年ISO与IEC的新协议，两组织都是法律上独立的组织，IEC负责有关电工、电子领域的国际标准化工作，其他领域则由ISO负责。

　　IEC的宗旨是促进电工、电子领域中标准化及有关方面问题的国际合作，增进相互了解。为实现这一目的，出版包括国际标准在内的各种出版物，并希望各国家委员会在其本国条件许可的情况下，使用这些国际标准。IEC的工作领域包括了电力、电子、电信和原子能方面的电工技术。现已制订国际电工标准3000多个。

组织机构

　　IEC的最高权力机构是理事会。目前有53个成员国，称为IEC国家委员会，每个国家只能有一个机构作为其成员。每个成员国都是理事会成员，理事会会议一年一次，称为IEC年会，轮流在各个成员国召开。 理事会主要官员由现任主席和前任主席、现任副主席、司库、秘书长及各国家委员会代表组成。

　　执行委员会处理理事会交办的事项。成员由IEC现任主席、前任主席、副主席和理事会选出的12个执委会成员组成。每两年改选其中的1/3成员，任期6年。 IEC的技术工作由执委会(CA)负责。执委会为了提高工作效率，分为A、B、C三个组，分别在不同领域同时处理标准制订工作中的协调问题。 IEC目前有104个技术委员会、143个分技术委员会。我国于1957年成为IEC的执委会成员。

　　IEC设有三个认证委员会，一个是电子元器件质量评定委员会(IECQ)、一个是电子安全认证委员会(IECEE)、一个是防爆电气认证委员会(IECEX)。为了统一制订有关认证准则，IEC还于1996年成立了合格评定委员会(CAB)，负责制订包括体系认证工作在内的一系列认证和认可准则。

相关的技术委员会

　　IEC与通信有关的技术委员会主要有： TC1 名词术语； TC3 文件编制和图形号； TC12 无线电通信； TC46 通信和信号传输用电缆、电线、波导、RF连接器和附件； CISPR 无线电干扰特别委员会； TC77 电器设备(包括网络)之间的电磁兼容性； TC92 音频、视频和类似电子设备的安全； TC100 音频、视频和多媒体系统与设备； TC102?用于移动业务和卫星通信系统设备；?TC103 无线电通信的发射设备； JTC1/SC25 信息技术设备的互连； JTC1/SC6 系统之间的信息交换与通

信。

十：《SMT术语名词解释》　　IEC对于电磁兼容方面的国际标准化活动有着特殊重要的作用。承担研究工作的主要是电磁兼容咨询委员会(ACEC)、无线电干扰特别委员会(CISPR)和TC77。随着电子技术的飞速发展，IEC拟在电磁兼容方面开展认证工作。

活化剂

活化剂是提供良好电接触的关键。它在低温下仍保持相对稳定，但是一进入烘箱，就变得非常活跃，并开始起酸的作用，侵蚀金属表面。这可有效地“擦洗”所有的金属表面来清除氧化物、油类和其他污染物，允许金属合金适当地润湿其他表面（电路板垫片、元件引线、导线等）。

合金

一种由两种或三种金属元素组成的化合物。一般来说，合金具有的性质，与单个元素显示出来的性质不同（如熔点）。

球形栅格排列

一种用于表面贴装元件的高密度包装方法。

铜焊

一种焊接金属的方法，其中金属包括熔点超过444.4°C的焊丝或合金。

铜焊合金

    Alloys used as the filler metal in the brazing process. Some typical brazing alloys include:  copper-zinc, copper-gold, copper-phosphorous and silver-based alloys. The melting temperatures for brazing alloys range from 444.4-1111°C.

搭接

一种两接点间的焊锡膏在传热路径中形成的有害物质。

凸起的电路板

裸露的印刷电路板，此电路板在元件安装前已经在焊接点上沉积焊锡膏，并且回流焊锡膏。

预烧

在高温下，长期运行装置来测试边缘元件的失效率。

毛细管作用

液体和直径很小的固体通道或开口之间相互作用。当液体润湿固体通道的两侧时，表面张力会沿毛细管通道移动液体。

冷焊接接头

一个焊接头，用极少的热量制成（由于接触时间太短或低温焊接所引起）。这表明润湿性差、表面不光滑和外观似白垩或呈粒状。

压制

一个位置，此位置上由于反复压力周期、振动或高温，迫使焊接合金形成一个密的外形。压制使焊锡膏流动减慢，针头阻塞。

铜镜试验

一种测定腐蚀性的熔剂试验方法。

树枝状晶体

树枝状晶体或树枝状生长物是像图案一样的雪花，能沿着金属和合金的表面生长，而不是像晶须一样向外伸出。这种生长机理很好理解，且需发生化学反应，将金属溶解成金属离子溶液，然后再通过电磁场出现的电子迁移对金属离子进行重新分配。

去焊接

将焊锡膏和元件从电路中拆除，通常是为了修理目的。

去湿

熔化焊锡膏涂了一层表面时产生的一种状态，然后离心，剩下不规则形状的焊锡膏堆，被覆盖薄焊锡膏层的区域分离。

溶解

溶解是固体物质溶入液体物质时发生的化学变化。这并不是所有物质熔化的一种功能，而是一种物质在另一种物质中溶解。这就像糖溶解在水中（例如：糖没有达到它的熔点，而是易溶入完全一样的液体水中。）

受扰焊点

一个焊脚。当要焊接的一种或两种金属振动时，此焊脚变硬。结果是形成一个带有粒状表面织物的不均匀接头。

共晶

一种合金组成物，所有的合金在相同的温度下从固态变到液态。

焊脚

焊点。金属的粘合带。

细距

0.5mm (20 mils) 或更短引线的中心线间距。

助焊剂

一种能清除金属表面吸附气、氧化膜和其他表面污染物的物质。助焊剂能通过减少焊锡膏和衬底间的表面张力来增强焊锡膏的润湿能力。

卤化物

可以在一些助焊活化剂中找到这种物质。卤化物包括：氯化物、溴化物、氟化物和碘化物。

高温合金

参阅液相温度超过183°C的焊接合金。

吸湿性

物质或化合物吸湿和保湿能力来自它周围的环境。

冰柱

一个不能接受的焊锡膏尖点，它正凸出焊点，但不和其他导体接触。把焊铁从焊点处取出且焊点太冷或所有助焊剂活性用完时，就会形成冰柱。

金属间层

一种金属间层，它是由焊锡膏金属和基片或金属成分组成的混合物。这一般是由于扩散作用形成的，而不是由所有金属组分熔化而成。必须注意确保形成一个坚固的不易碎结构。

标准

电子电路互连和封装协会就特定要求而编写的焊接工业标准。

浸析

（在焊接术语中）碱金属移入焊接合金，常常通过溶解过程。

液相线

超过此温度，不共熔合金完全熔化。

低温合金

参阅液相线温度低于183°C.的焊接合金。

曼哈顿效应

参见立碑

遮蔽物

一种涂层物质，用来保护印刷电路板的选择区不被焊接。

熔点

此温度下，一种纯元素的金属如锡变成液体。就纯元素或共晶合金而言，只有一个精确的熔点。

熔化

熔化是把固体物质加热到它变成液体这一点的过程。已经熔融的物体，同时也被熔化。

免清洗或低残留

这些物质只留下一个薄的透明膜，此膜无导电性，对终端产品也无害。不需对成品进行清洗。

非润湿

一种缺陷条件，这种条件下焊接过程期间部分表面或全部表面没有润湿。通过裸露的碱金属清晰可见这一事实可认出非润湿（这与去润湿不同）。通常是由于被焊接的表面上出现干扰层。

除气

随着时间的推移，释放气体或蒸汽。释放截留或冻结在一些物质中的气体。不要和升华或沸腾相混淆，他们是物质变成气体的相变。

氧化作用

因氧气腐蚀引起金属表面降解。这种结果对润湿的表面比较困难。

颗粒大小

焊锡粉规定直径范围（一般为45~75微米，通常以粒度-200/+325的方式报告）

间距

电子元件的表面贴装板或导线上两焊接点的中心线间距。

电镀

一种用于部件的金属镀层法。有不同的镀层工艺，用来生产不同厚度的涂层，包括无电镀工艺或电解工艺。

爆米花

“爆米花”是一个术语，用来描述元件内把水变成蒸汽的效应。蒸汽引起的压力能使元件断裂。某些断裂很严重的情况下，他们扩展到外表。

预热

把焊接工作提升到焊锡膏熔点以下来减少部件热冲击的工艺。

印刷

一种通过用涂刷器把焊锡膏涂上整个镂花模板/屏幕来将焊锡膏转移到表面的工艺。

剖面图

时间与温度的关系图。

活性焊剂（RA）

由树脂、溶剂和腐蚀性活化剂组成。对于适度氧化的表面而言，RA 助焊剂比RMA 具有更高的活性。RA助焊剂残留物有腐蚀性，回流后应尽快清除，以免损害您的部件。清洗前最长的安全时间取决于产品。残留物可用合适的溶剂清除。

回流

一个术语，用来描述预合金焊锡膏的加热和熔化过程。

残留物

焊锡膏流走后剩下的部分助焊剂。

低活性助焊剂（RMA）

由树脂、溶剂和少量活化剂组成。大多数RMA助焊剂在活性方面相当低，最适合易软焊的表面。RMA助焊剂残留物是透明柔软的、无腐蚀性且不导电。可任意清洗。残留物能用合适的溶剂清除。

松香/树脂（R）

原料或温和加工的树形树液。将树脂加工成松香。松香是在松树中找到的温和的酸性树液，并是铜器时代所使用的第一种助焊剂。

表面绝缘电阻（SIR）

一种用来把助焊剂分类的试验。在一套互成角度配置的轨道上回流助焊剂，并供应电压。一个经过性试验保留一个1x108 Ω的电阻值。

塌陷度

沉积后和干燥前焊锡膏展开会导致清晰度损失。

焊球

焊锡膏的小球，它已经与焊锡膏的主体分开。

可焊性

把焊锡膏当作为一种焊合剂的金属能力。

焊锡膏

粉末状焊接合金和焊糊的均匀混合物。通过印刷、滴涂、沾浸和喷射方式，能把不同焊剂锡膏应用于一个产品。

固相线

低于此温度，焊接合金完全变成固体。.

溶剂

一种液体化学品，用来把固体松香或树脂变成焊锡膏。溶剂接触空气会蒸发，降低了焊锡膏的物理性质。

飞溅

由于吸收水或其他低沸点物质的爆炸性蒸发，使得助焊剂和合金远离焊锡膏沉淀物分散。

分级焊接

一种工艺，即每个“分级”温度下使用不同的焊接合金来进行连续的焊接操作。高温合金的固相线高于低温合金的液相线。例如：Sn10Pb88Ag2 的熔化温度为268ºC～290ºC ，使用在221ºC 下熔化的Sn96.3Ag3.7 的又一次操作会干扰高温焊点。

粘性

安置后，焊锡膏将表面贴装部件固定在适当位置的能力。

抗拉强度

物质的特性，用来描述物质处于张力状态下的耐破裂性。

通孔

电路板上的一个电镀孔。通孔部件具有插入并焊接到电镀通孔的导线。

锡晶须

晶须是晶状导电体，似毛发结构，是从金属和合金表面生长出来的。把他们看作是一种诱导应力的作用。在锡晶须合金中，已经使用铅、铋和锑来减少晶须的频率和大小。

镀锡

在要焊接的部件表面上预先涂一层薄锡或包裹一层锡底合金。形成焊点时，这种涂层有助于加速润湿性，并控制流动。

立碑

也称为“吊桥效应”或“曼哈顿效应”。墓碑是指因润湿时焊锡膏的表面张力产生的转矩，把无线元件的一端从焊锡膏中提起。这通常是回流期间润湿力不平衡引起的。这种不平衡可能归因于许多原因。

粘度

物质抗流动性的量度。在焊锡膏中，它指厚度。粘度以厘泊的1000’s为测量单位(kcps)。

空洞

回流期间，气体在焊点内形成的空腔。

水溶性焊锡膏（WS）

由有机酸、触变胶和溶剂组成。WS助焊剂为焊锡膏提供宽范围的活性级，以使最困难的表面变得平坦。WS助焊剂残留有腐蚀性，回流后应尽快清除，避免损坏您的装置。清理前最长的安全时间取决于产品。在40 psi 的压力下，用60°C (140°F) 的水很易清除残留物。

波动焊接

一种使印刷电路板通过波状熔化焊锡膏来对其进行焊接的工艺。

润湿

反向拉动金属时，液体金属流过金属表面能力。衬垫或元件引线的吸引表面能大于焊锡膏的表面能时，出现润湿。这导致自动形成一层薄焊锡膏的表面。热量降低焊锡膏的表面能，容许它在更薄的城层内进一步润湿。热量也引起表面氧化，减缓润湿。

十一：《焊锡膏因为使用不当可能造成“锡珠”的几个原因》

1，“锡珠”在通过回流焊炉时产生的。我们大工业致可以将回流焊过程分为“预热、保温、焊接和冷却”四个阶段。“预热段”的目的是为了使印制板和表贴元件缓慢升温到120-150度之间，这样可以除去焊锡膏中易挥发的溶剂，减少对元件的热冲击。因此，在这一过程中焊膏内部会发生气化现象，这时如果焊膏中金属粉末之间的粘结力小于气化产生的力，就会有少量“焊粉”从焊盘上流下面，有时会有锡粉飞出来，在“焊接”阶段，这部分“焊粉”也会熔化，形成焊锡珠。由此可以得出这样的结论“预热温度越高，预热速度越快，就会加大焊剂的气化现象从而引起坍塌或飞溅，形成锡珠”。因此，我们可以采取较适中的预热温度和预热速度来控制焊锡珠的形成。

  2，焊锡膏在印制板上的印刷厚度及印刷量。焊膏的印刷厚度是生产中一个主要参数，印刷厚度通常在0.15-0.20mm之间，过厚或过多就容易导致“坍塌”从而形成“锡珠”。在制作模板时，焊盘的大小决定着模板开孔的大小，通常，我们为了避免焊膏印刷过量，将印刷孔的尺寸控制在小于相应焊盘接触面积约10％，结果表明这样会使“锡珠”现象有一定程度的减轻。

  3，如果在贴片过程中贴装压力过大，当元件压在焊膏上时，就可能有一部分焊膏被挤在元件下面或有少量锡粉飞出去，在焊接段这部分焊粉熔化从而形成“锡珠”；因此，在贴装时应选择适当的贴装压力。

  4，焊锡膏通常需要冷藏，在使用前一定要使其恢复至室温方可打开包装使用，如果焊锡膏温度过低就被打开包装，会使其膏体表面产生水分，这些水分在经过预热时会造成焊粉飞出，如果在预热段不能完全挥发，在焊接段会让热熔的焊料飞溅从而形成“锡珠”。

我国一般地区夏天的空气湿度较大，把焊膏从冷藏取出时，一般要在室温下回温4-5小时再开启瓶盖。

  5，生产或工作环境也影响“锡珠”的形成，当印制板在潮湿的库房存放过久，在装印制板的真空袋中发现细小的水珠，这些水分和上述焊锡膏本身的水会一样，会影响焊接效果从而形成“锡珠”。因此，如果有条件，在贴装前将印制板或元器件进行一定的烘干，然后进行印刷及焊接，能够有效地抑制“锡珠”的形成。

  6，焊锡膏与空气接触的时间越短越好。这也是使用焊膏的一个原则。

  取出一部分焊膏后，立即盖好盖子，特别是里面的盖子一定要向下压紧，将盖子与焊膏之间空气挤出，否则对焊膏的寿命会有一定的影响，同时会造成焊锡膏的干燥加快或在下次再使用时吸潮，从而形成“锡珠”。

  由此可见，“锡珠”的出现有很多原因，只从某一个方面进行预防与控制是远远不够的。我们需要在生产过程中研究如何能控制各项因素，从而使焊接达到最好的效果。

十二：《无铅不仅仅只是焊接》

过去12个月无铅电子的过渡获得全世界动力。很多公司现已完成最初评估并处于2005年第一或第二季度新产品实现无铅装配的过程中。在欧洲，WEEE和RoHS指令施压欧洲产业及其他地方制造但在EC市场销售或分发的电子货物供应商。指令生效日2006 年 7 月 1 日迅速临近。

尽管WEEE Annex 2002/95/EC中某些如服务器和军事应用、组件加工和球式栅格阵列(BGA)的医药设备和高可靠性电子有例外，相互连接正转变为无铅形式。而就这些公司也有施压，要求其重审过程；一些也采用无铅装配。

无铅装配将影响设计、制造过程和最终装配的可靠性。重审电路板和组件加工相当重要，其铅成分最大限度必须只有0.1%，且确保无铅过程的兼容。无铅焊接合金有更高熔化温度，例如锡银铜（SAC）焊接熔点超过217摄氏度；将要求回流过程（235-245摄氏度)更高温度峰值，也较波峰罐温度（260摄氏度)稍高。构件和电路板须能承受更热处理温度而无损害或减少可靠性。

为完成RoHS顺应，构件和电路板材料也正在更换。板层压、构件成型化合物和焊接屏蔽中使用的防火剂，将必须多溴化联苯和多溴化联苯以太(PBDE)。很多构件的湿度灵敏性水平（MSL等级）也将受到影响。新J-STD-020C详细说明可承受无铅过程密封SMD组件和热特征的新限制。

开发运转有铅和无铅焊接双重系统的很多公司的行业标准标志工作正在进行，材料物流的避免交叉污染问题至关重要。新JEDEC 标准JESD27，就无铅(Pb)装配、构件和设备的识别记号、符号和标签将有助于行业的一致识别系统构件和电路板加工。

同样以后焊接，很多供应商正通过区分无铅焊接分装帮助材料控制问题。提议全球焊接制造商的三角无铅焊接禁令，将帮助阻止操作员错误焊接波罐污染。绿色封装也作为焊线和焊膏封装采用。

无铅焊接能以SAC合金可靠完成。约65%无铅SMT目前使用此合金；锡铜合金占约30%波装。锡铜用于波峰焊接的主要原因在于大容量焊接的成本。无银合金，将是不昂贵的选择。然而锡铜合金的可焊性在大部分镀金属上很小。也适用镍和少量银添加剂的锡铜合金。

化学选择和装配过程优化要求仔细关注，确保质量和可靠接点。如果无铅装配能以困难程度分类，手工焊接和修复作业会是继SMT 和最后波峰焊接最容易的执行。

无铅焊接的润湿特性不同于传统铅焊接关于熔点、表面张力和扩散。如果焊剂系统就其较高处理温度热稳定仔细选择，较好润湿特别加工和IPC焊剂分类、固体金属间连接的能力就会显现。有必要注意将在焊接时看到的如热图解连接部件的过程变量。避免过高焊接温度防止构件板损坏及厚金属间化合形成

也很重要。

无铅SMT 主要变量如下：

-- 无铅合金熔化温度

-- 焊剂化学 - 活化作用、温度影响

-- 合金的湿度和表面张力特性

-- 焊接成球和桥接潜力增加

-- 构件/电路板可靠性

-- 兼容修复/修理过程

-- 兼容波峰、选择焊接过程

-- 质量检验标准

-- 更高回流温度焊剂的装饰效果

-- 氮对空气

-- 焊剂残渣的接脚易测性

-- 焊接气泡影响

将需要良好热下陷焊膏

-- 残渣清洁/消除过程改变

-- 兼容保形涂料和底部填充材料

-- 焊炉维护和焊剂分解量。

焊膏化学，以焊接点较少气泡提供良好润湿，可供SMT装配使用。关键是选择为无铅装配设计的焊膏。焊膏化学将帮助阻止相关无铅SMT的典型缺陷。最普通缺陷如下提及；但可避免：

-- 离垫焊接成球

-- 芯片中焊接成球

-- 墓石形成

-- 微间距QFP铅桥接(短路)

-- 开口接合

-- 冷焊接点

-- 气泡

无铅波峰焊接能可靠完成，一段时间在亚洲现今大规模完成。无铅波相比SMT和手工焊接操作更苛求、实现。就波峰焊不同原理的充分理解将极大减少执行时间，也将以有限产量损失确保可靠通孔接点。

传统铅波峰焊接，以相对低表面张力、锡或锡铅涂层组件使用63/37焊接和良好开发的焊剂，波峰焊接变的没有挑战性。现在不再是这样了；伴随无铅焊接，要求重访焊接的基本原理。

波峰焊接设备将必须是无铅兼容。由于如SAC无铅合金较高的锡成分，铁滤去可能是一个问题，其可能需要以防止分解的材料替换焊接罐、叶轮和管道。视罐尺寸和特征可能有15,000美金到25,000 美金的资本支出。某些情况下，旧造波机内焊接无铅兼容罐是不可得的。焊接罐氮覆盖的使用是有待做出的另一个决定。氮可拓宽波过程视窗并减少氧化物形成。

无铅波峰焊接的典型过程考虑为：

-- 合金成本

-- 焊接罐温度

-- 渣滓特点

-- 氮保护气氛对空气

-- 焊剂选择

-- 焊剂应用系统和量

-- 合金污染和控制

-- SMD粘合剂兼容性

-- 孔填充和接点装饰

-- 衰竭焊接再循环

-- 焊剂残渣清洁/消除改变

-- 焊剂残渣接脚易测性

无铅波峰焊接的主要担心是焊接缺陷的潜在增加。以下缺陷在拙劣的优化无铅波过程有增加：

-- 不润湿

-- 不完全焊接

-- 反润湿

-- 垂柱

-- 冷焊接点

-- 颗粒接点

-- 气泡/气孔

-- 焊接球

-- 带状隆起

不完全孔填充

底部 SMD 暴露铜

无铅波缺陷不但对可靠性且对整体产量输出造成影响。选择为无铅焊接合金设计的液态焊剂将大大有助于否定这些问题。很多汇编程序正选择无 VOC液态焊剂，从而完成完全环境意识波装过程。

手动焊接装配将需要滤去电阻的焊接末端。焊剂化学修整为弥补所有无铅合金的较高表面张力问题。联合配置和装饰将有所不同并要求操作员培训。

无铅BGA 构件的修复将需要特别注意避免板和构件损害。温度峰值允许更高，但无铅合金熔点和温度峰值间差异更小。将要求仔细热图解和热控制。光学和 X 射线检验同时将有助确保可靠无气泡焊接。

也有将要求特别过程开发的挑战。这些过程之一将是旧板的修复。铅BGAs 将需要与无铅BGAs 一起替换然后理想与无铅焊膏一起焊接。

并发问题方面，我们会在这篇文章提及的很多点上致力和扩展。这些文章的意图是帮助工程师实现可靠同时也维持生产量的无铅过程。无铅可能是挑战，但最近几年产生大量信息。分享此信息将大大减少铅到无铅制造的过渡时间。

未来问题中我们将会致力的一些问题包括：

如何策划顺应 RoHS 规范的构件和电路板获取计划

什么是新的 JEDEC 标准 JESD27

什么是新的 J-STD-020

如何为SMT、波峰焊接和手动装配选择无铅合金

什么是电路板和构件的首选加工

什么是优化SMT和波峰焊接过程的变数

如何选择焊膏以减少焊接缺陷

什么是焊膏、液态熔剂和电线焊接中焊剂化学选择的标准

如何能减少无铅波峰焊接的缺陷

什么是确保无孔焊接点的良好程序

如何修复无铅BGAs

如何实施策划试验（DOE）优化无铅过程

如何实现无铅制造计划

如何能让光学和 X 射线检验帮助确保可靠性

什么是无铅装配的新培训要求

十三：《无铅焊接缺陷的分类及成因》

转到使用无铅焊接，对大部分电路板组装影响甚小。大部分无铅应用实施会带来除物料及物流以外少许的变化，因为多数应用中，在找到最优化的工艺设定后，无铅焊接能达到变化前一样或更好的质量。 

    但是在变化多样的电子装配中也有例外，对某些装配有利的方面则会对另一些带来不利。不同的熔点，另外的金属间化合物，不匹配的膨胀率以及其他物理特性等会使新老问题加剧并很快显露出来。 

    外观问题还是缺陷？ 

    无铅焊接中首先注意到的是外观灰白并粗糙，非常不同于很久以来锡铅（尤其是Sn/Pb/Ag）焊点光滑亮泽的特点。 

    最近的IPC-A-610-D为质量工程师提供了定义缺陷及可接受的标准。如典型的焊接问题：焊点裂纹，脱离焊盘，焊盘翘起，表面皱缩，空洞。

●  已知的焊接缺陷可以根据以下主题进行分类： 

● 线路板材料和高温 

● 元器件的损坏，锡铅和无铅的混用 

● 助焊剂活性和高温 

● 无铅合金的特点 

● 焊锡污染 

● 过热及其他回流缺陷 

● 线路板材料和高温 

    很多潜在的焊接缺陷源于过高的焊接温度。基材之间以及基材和铜之间的分层，线路板变形是由于低质量线路板和高温效果共同造成的典型缺陷。

    在对BGA芯片进行回流焊时，控制冷却速度非常重要。冷却太快会形成好的焊点结构，但会加剧BGA载板和材料的变形。为了减少BGA和线路板材料的变形，最好是使用可控制的慢速冷却。 

高温所带来的另一方面的影响是会形成吹气孔。PCB板在焊接过程中会散发气体，这些气体源于吸收的水分，电镀层包含的有机物，或者是层亚板中包含的有机物等等。 

    线路板无铅镀层的使用也产生了许多问题。这些问题包括黑盘现象，多孔金层，有机焊料保护层（OSP）或化学银保护层的氧化，以及化学银镀层缺乏光泽。 

元件问题 

    与元件相关的缺陷分为两种：一. 与元件镀层相关的缺陷。首要是锡须问题，另外有铅污染以及含铋镀层会导致焊接中低熔点部分而产生缩孔，波峰焊接时的二次回流，增加焊盘脱离的风险；二. 低质量原材料导致的缺陷。这包括湿气的吸收，塑料的熔化或变形，无铅焊接的高温引起基材分层。

    最好使用符合RoHS的元件而不仅仅是无铅元件。符合RoHS意味着耐高温而且只有这种材料不违反正在实施的欧洲RoHS法规。 

助焊剂活性 

     助焊剂在焊接过程中扮演者主要角色，很多缺陷归因于助焊剂缺乏活性。活性强的助焊剂能去除氧化防止桥接。焊锡上有氮气覆盖可以去处氧化，提高润湿特性，从而增强化学锡性能。如果有足够的助焊剂活性或氮气环境，就不会出现如拉尖或冰柱的缺陷。 

助焊剂应能适应焊接过程中的高预热温度，热空气对流，高焊料温度，双波峰，还有线路板镀层及阻焊层。 

高焊接温度 

    所有在波峰焊接中直接和液态焊料相邻的部分，由于液态焊料传给焊点的热能，其温度都会升高并膨胀。各种材料的热膨胀系数不同，并且在无铅焊接的高温中膨胀程度更高。环氧玻璃材料线路板的热膨胀随温度而变化，这种膨胀在Z轴尤其突出。由于镀铜过孔和PCB基材不同的热膨胀率焊锡连接会出现变形，这种变形主要集中在焊盘区域，焊接中出现楔形。这种变形是一种动态过程，它使焊盘在焊接过程中上下移动，移动又导致焊点裂缝的产生。

IPC-A-610-D定义了缩孔的接受程度： 

图1 焊接裂缝：根据IPC-A-610-D, 没有接触焊盘，金属过孔或元件引脚的裂纹是可以接受的。

● 裂纹底部可视（图1） 

● 裂纹或缩孔没有接触焊盘，金属过孔或元件引脚 

    焊盘和焊角翘离的成因有着相同的机理，即材料热膨胀性的不匹配。详情请参照2005年4月EPP杂志维多利绍德公司G.Schouten撰写的“The physics of critical failure mechanisms” .PCB与焊锡接触时间更长，穿孔的填孔效果也会更好，更高的焊接温度有益于焊点润湿。当同时具备接触时间长和焊接温度高时就会有导致以下几种缺陷的危险：

    吹气孔铜溶出 

    焊盘的铜溶解于焊料中。如果铜层太薄，非常长的接触时间会使铜完全溶解。 

二次回流 

     如果波峰焊接过程中温度超出焊锡膏的熔点SMD元件会被再次熔化。焊锡可能会被吸走使得元件引脚脱离焊盘，有时引脚和焊盘之间会保留少许连接并能通过电流，要发现这种缺陷就更加困难。在易发生的元件上放置散热器可以防止二次回流。 

焊料上吸(灯芯效应) 

    焊锡从焊接处向上流走，造成焊点焊锡不足。

图2 焊料上吸。焊锡在弯脚处而没有接触元件体是可以接受的。 

元件损坏 

    有些元件（如MELF）在锡波的熔锡中停留过久就可能碎裂。另外一种情况，元件的点胶承受不住高温而掉入焊锡中。 

图3 因为过热造成的损坏的MELF。

焊锡污染 

    有些金属会溶解于无铅焊料中。焊料的温度流速和合金成份确定了这种溶解的速度。因而要求持续监测焊料成分。

    铅，铋，铜及其他金属对焊料的污染会影响固化过程，锡铅铋合金会在焊料间形成低熔点部分，在加上作用于焊点的机械应力，就会造成焊接裂缝。

    如果锡槽的构成材料没有没有足够的防护层，材料（不锈钢）中的铁会溶解于焊锡中形成FeSn2晶体。这种晶体的熔点高达510℃，因而会保留在焊锡中。由于在锡槽角落的锡流较慢，晶体通常集中在在角落处。但是如果晶体与焊锡一起被泵出，晶体可能会留在焊点处引起桥接。 

回流焊接相关的缺陷 

    无铅焊接使回流工艺窗变小。为了使焊锡完全熔化并且不损坏别的部件，一个关键的指标是达到并保持最小的DT（在组件上最冷和最热点的温度差）。事实上很多回流焊接的缺陷都和印刷及焊锡膏特性有关。无铅焊接中的缺陷和曾经发生于SnPb工艺中的相似。 

元件一端立起 

    这种命名形象的现象发生在片状元件翻起并立于焊接端。一些研究表明无铅焊锡膏可以降低元件一端立起的发生几率，那是因为无铅焊锡的润湿程度小而作用在元件上的力（如表面张力）也同样明显减小。 

锡珠 

    这是一种位于元件侧面的焊锡球。锡珠常见的原因有：焊盘上锡膏过多，锡膏印刷不准确，溶剂形成的气体在回流预热时从锡膏中排出。 

图4 FeSn2针状结晶体在组件上造成短路。

锡桥 

    造成的原因有：丝网印刷不准确，印锡形状模糊，锡膏塌落，锡膏过量或者是元件贴片不准确。 

对BGA元件使用混合材料 

图5 用SnAgCu焊锡膏焊接SnPb BGA。

    当焊锡膏和BGA焊锡球材料不匹配时可能会出现问题。如果使用无铅焊锡膏于BGA锡铅焊锡球，锡球在183℃时熔化，而此时焊锡膏的气体仍在排出。由于锡球已经熔塌在焊锡膏上，气体只能排入SnPb中形成大的空洞。如果使用SnPb焊锡膏于无铅的BGA焊锡球，必须确保锡球完全熔化以达到充分的自我对准。 

建议 

    很多缺陷和线路板材料质量相关，板的可焊性依赖于好的存储条件，受控的物流，合格的供应商。 

对波峰焊接，焊锡温度尽可能设低，防止元件过热，材料损坏，尤其是焊锡膏再熔化（二次回流）。 

    低的焊锡温度能减低熔化的锡对锡槽及叶轮的侵蚀作用，而且限制FeSn2晶体的生成。 

    在波峰焊接和回流焊中，很多缺陷源于助焊剂活性不够。好的助焊剂能够经受住高温，防止桥接等。很多的实验设计也证明了助焊剂的重要性。 

    优秀的制成工艺控制可以降低缺陷水平。使用SPC和Pareto技术检测制成工艺的稳健性，完善组件设计更是关键。回流焊接中充分的制成工艺控制既可以防止过热又能降低缺陷发生率。 

十四：《助焊剂常见问题分析与应对》

一、焊后PCB板面残留物多,不干净

    1.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)；

    2.走板速度太快(助焊剂未能充分挥发)；

    3.锡炉温度不够；

    4.锡液中加了防氧化剂或防氧化油造成的；

    5.助焊剂涂布太多；

    6.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升；

    7.助焊剂使用过程中，较长时间未添加稀释剂,致使比重增高。

二、易燃

    1.波峰炉本身没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上；

    2.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)；

    3.PCB上胶条太多,把胶条引燃了；

    4.走板速度太快(助焊剂未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度太高) ；

    5.工艺问题(PCB板材不好同时发热管与PCB距离太近)。

三、腐 蚀(元器件发绿，焊点发黑)

    1.预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成助焊剂残留多，有害物残留太多）；

    2.使用需要清洗的助焊剂，焊完后未清洗或未及时清洗。

四、电源流通，易漏电（绝缘性不好）

    1.PCB设计不合理，布线太近等；

    2.PCB阻焊膜质量不好，容易导电。

五、漏焊，虚焊，连焊

    1.助焊剂涂布的量太少或不均匀；

    2.部分焊盘或焊脚氧化严重；

    3.PCB布线不合理（元零件分布不合理）；

    4.发泡管堵塞，发泡不均匀，造成FLUX在PCB上涂布不均匀；

    5.手浸锡时操作方法不当；

    6.链条倾角不合理；

    7.波峰不平。

六、焊点太亮或焊点不亮

    1.可通过选择光亮型或消光型的助焊剂来解决此问题）；

    2.所用锡不好（如：锡含量太低等）。

七、短 路

1、锡液造成短路

    A、发生了连焊但未检出；

    B、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝”搭桥；

    C、焊点间有细微锡珠搭桥；

    D、发生了连焊即架桥。

2、 PCB的问题：如：PCB本身阻焊膜脱落造成短路。

八、烟大，味大

1、 助焊剂本身的问题

     A、树脂：如果用普通树脂烟气较大；

     B、溶剂：这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大；

     C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味。

2、 排风系统不完善

九、飞溅、锡珠

1、工艺

     A、预热温度低（FLUX溶剂未完全挥发）；

     B、走板速度快未达到预热效果；

     C、链条倾角不好，锡液与PCB间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠；

     D、手浸锡时操作方法不当；

     E、工作环境潮湿。

2、P C B板的问题

    A、板面潮湿，未经完全预热，或有水分产生；

    B、PCB跑气的孔设计不合理，造成PCB与锡液间窝气；

    C、PCB设计不合理，零件脚太密集造成窝气。

十、上锡不好,焊点不饱满

    1.使用的是双波峰工艺，一次过锡时助焊剂中的有效成分已完全挥发；

    2.走板速度过慢，使预热温度过高；

    3.助焊剂涂布的不均匀；

    4.焊盘,元器件脚氧化严重，造成吃锡不良；

    5.助焊剂涂布太少；未能使PCB焊盘及元件脚完全浸润；

    6.PCB设计不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，影响了部分元器件的上锡。

十一、助焊剂发泡不好

    1.助焊剂的选型不对；

    2.发泡管孔过大或发泡槽的发泡区域过大；

    3.气泵气压太低；

    4.发泡管有管孔漏气或堵塞气孔的状况,造成发泡不均匀；

    5.稀释剂添加过多。

十二、发泡太好

    1.气压太高；

    2.发泡区域太小；

    3.助焊槽中助焊剂添加过多；

    4.未及时添加稀释剂,造成FLUX浓度过高。

十三、助焊剂的颜色

    有些无透明的助焊剂中添加了少许感光型添加剂，此类添加剂遇光后

变色，但不影响助焊剂的焊接效果及性能。

十四、PCB阻焊膜脱落、剥离或起泡

1、80%以上的原因是PCB制造过程中出的问题；

    A、清洗不干净；

    B、劣质阻焊膜；

    C、PCB板材与阻焊膜不匹配；

    D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜；

    E、热风整平时过锡次数太多。

2、锡液温度或预热温度过高；

3、焊接时次数过多；

4、手浸锡操作时，PCB在锡液表面停留时间过长。

十五：《焊锡膏使用中常见问题分析 》

焊锡膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性的挑战，事实上，回流焊技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课的新方法，我们分别对每个问题简要介绍如下：

底面元件的固定

    双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某此工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，出于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面的元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等，其中，第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。

未焊满

    未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1、升温速度太快；2、焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3、金属负荷或固体含量太低；4、粉料粒度颁太广；5、焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。

    除了引起焊膏坍落的因素外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1、相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4焊剂润湿速度太快；5焊剂蒸气压太大；6，焊剂的溶剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。

继续润湿

    焊料膜的断续润湿是指出现在光滑的表面上（1.4.5），这是由于焊料表面能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在融化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有继续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。继续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放气体量，消除继续润湿现象的方法是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。

低残留物

    对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与软熔焊点附近的通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。

显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。

间隙

    间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗 这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）或焊点附近的通孔引起的，引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳(um)间距的四芯线扁平集成电路（QFPQuad flat packs）的一个特别令人关注的问题，为了解决这个问题，提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法（9），此方法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区，并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙，引线的苡吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决，此外，使用润湿速度较慢的焊剂，较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏（如混有锡粉和铅粉的焊膏）也能最大限度地减少芯吸作用，在用锡铅覆盖层光整电路板之前，用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。

焊料成球

    焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下，这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人心耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。

引起焊料成球（1，2，4，10）的原因包括：1，由于电路印制工艺不当而造成的油渍；2，焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中；3，焊膏过多地暴露在潮湿环境中；4，不适当的加热方法；5，加热速度太快；6，预热断面太长；7，焊料掩膜和焊膏间的相互作用；8，焊剂活性不够；9，焊粉氧化物或污染过多；10，尘粒太多；11，在特定的软熔处理中，焊剂里混入了不适当的挥发物；12，由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；15、焊膏中金属含量偏低。

焊料结珠

    焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象，简单地说，焊珠是指那些非常大的焊球，其上粘带有（或没有）细小的焊料球（11）。它们形在在具有极低的托脚元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起，在预热阶段这种排气作用超过焊膏的内聚力，排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒，在软熔时，熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来，并聚结起。

焊接结珠的原因包括：1，印刷电路的厚度太高；2，焊点和元件重叠太多；3，在元件下涂了过多锡膏；4，安置元件的压力太大；5，预热时温度上升速度太快；6，预热温度太高；7，在湿气从元件和阻焊料中释放出来；8，焊剂的活性太高；9，所用的粉料太细；10，金属负荷太低；11，焊膏坍落太多；12，焊粉氧化物太多；13，溶剂蒸气压不足。消除焊料的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状，以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。 焊接角焊接抬起

    焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具有细微电路间距的四芯线组扁平集成电路（QFP）的焊点上完全抬起来，特别是在元件棱角附近的地方，一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力，或者是在处理电路板时扫受到的机械损坏（12）。在波峰焊前抽样检测时,用一个镊子划过QFP元件的引线,以确定是否所有的引线在软溶烘烤时都焊上了;其结果是产生了没有对准的焊趾,这可在从上向下观察看到,如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间界面上引起了部分二次软熔,那么,从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力,防止这个问题的一个办法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)进行抽样检查。

竖碑（Tombstoning)

    竖碑（Tombstoning）是指无引线元件（如片式电容器或电阻）的一端离开了衬底，甚至整个元件都支在它的一端上。

Tombstoning也称为Manhattan效应、Drawbridging效应或Stonehenge效应，它是由软熔元件两端不均匀润滑而引起的；因此，熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上，随着SMT小型化的进展，电子元件对这个问题也变得越来越敏感。

此种状况形成的原因：1、加热不均匀；2、元件问题：外形差异、重量太轻、可焊性差异；3、基板材料导热性差，基板的厚度均匀性差；4、焊盘的热容量差异较大，焊盘的可焊性差异较大；5、锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差，两个焊盘上的锡膏厚度差异较大，锡膏太厚，印刷精度差，错位严重；6、预热温度太低；7、帖装精度差，元件偏移严重。

Ball Grid Array(BGA)成球不良

    BGA成球常遇到诸如未焊满，焊球不对准，焊球漏失以及焊料量不足等缺陷，这通常是由于软熔时对球体的固定力不足或自定力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠，高阻挡厚度或高放气速度造成的；而自定力不足一般由焊剂活性较弱或焊料量过低而引起。

BGA成球作用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现；正确的可行方法是将整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。最通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用，利用锡62或63球焊的成球工艺产生了极好的效果。在使用焊剂来进行锡62或锡63球焊的情况下，缺陷率随着焊剂粘度，溶剂的挥发性和间距尺寸的下降而增加，同时也随着焊剂的熔敷厚度，焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加，在用焊膏来进行高温熔化的球焊系统中，没有观察到有焊球漏失现象出现，并且其对准确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性，焊剂的活性，焊点的尺寸与可焊性以及金属负载的增加而增加，在使用锡63焊膏时，焊膏的粘度，间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没有影响。在要求采用常规的印刷释放工艺的情况下，易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的。整体预成形的成球工艺也是很的发展前途的。减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的。

形成孔隙

    形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。尤其是应用SMT技术来软熔焊膏的时候，在采用无引线陶瓷芯片的情况下，绝大部分的大孔隙（>0.0005英寸/0.01毫米）是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间,与此同时,在LCCC城堡状物附近的角焊缝中,仅有很少量的小孔隙，孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能，并会损害接头的强度，延展性和疲劳寿命，这是因为孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳，孔隙也会使焊料的应力和协变增加，这也是引起损坏的原因。此外，焊料在凝固时会发生收缩，焊接电镀通孔时的分层排气以及夹带焊剂等也是造成孔隙的原因。

在焊接过程中，形成孔隙的械制是比较复杂的，一般而言，孔隙是由软熔时夹层状结构中的焊料中夹带的焊剂排气而造成的（2，13）孔隙的形成主要由金属化区的可焊性决定，并随着焊剂活性的降低，粉末的金属负荷的增加以及引线接头下的覆盖区的增加而变化，减少焊料颗粒的尺寸仅能稍许增加孔隙。此外，孔隙的形成也与焊料粉的聚结和消除固定金属氧化物之间的时间分配有关。焊膏聚结越早，形成的孔隙也越多。通常，大孔隙的比例随总孔隙量的增加而增加，与总孔隙量的分析结果所示的情况相比，那些有启发性的引起孔隙形成因素将对焊接接头的可靠性产生更大的影响，控制孔隙形成的方法包括：1，改进元件/衫底的可焊性；2，采用具有较高助焊活性的焊剂；3，减少焊料粉状氧化物；4，采用惰性加热氛，5，减缓软熔前的预热过程与上述情况相比，在BGA装配中孔隙的形成遵照一个略有不同的模式（14）一般说来，在采用锡63焊料块的BGA装配中孔隙主要是在板级装配阶段生成的，在预镀锡的印刷电路板上，BGA接头的孔隙量随溶剂的挥发性，金属成分和软熔温度的升高而增加，同时也随粉粒尺寸的减少而增加；这可由决定焊剂排出速度的粘度来加以解释，按照这个模型，在软熔温度下有较高粘度的助焊剂介质会妨碍焊剂从熔融焊料中排出，因此，增加夹带焊剂的数量会增大放气的可能性，从而导致在BGA装配中有较大的孔隙度，在不考虑固定的金属化区的可焊性的情况下，焊剂的活性和软熔气氛对孔隙生成的影响似乎可以忽略不计，大孔隙的比例会随总孔隙量的增加而增加，这就表明，与总孔隙量分析结果所示的情况相比，在BGA中引起孔隙生成的因素对焊接接头的可靠性有更大的影响，这一点与在SMT工艺中空隙生成的情况相似。

总结

    焊膏的回流焊接是SMT装配工艺中的主要的板极互连方法，影响回流焊接的主要问题包括：底面元件的固定、未焊满、断续润湿、低残留物、间隙、焊料成球、焊料结珠、焊接角焊缝抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等，问题还不仅限于此，在本文中未提及的问题还有浸析作用，金属间化物，不润湿，歪扭，无铅焊接等，只有解决了这些问题，回流焊接作为一个重要的SMT装配方法，才能在超细微间距的时代继续成功地保留下去。

十六：《无铅制程导入生产线注意事项》

一、无铅解说：

        随着欧洲WEEE法规要求在2006年前分阶段废止电子焊接中铅的使用，j****及其它相关国家在努力更早的达到相同的目标，无铅应用在全世界正在呈现迅速增长的势头。

        毋庸置疑，无铅焊接带来了一系列的挑战，提出作为一般装配的无铅合金还很新，有关其工艺极限的数据也还很少。两种主要的合金都是锡一银一铜和锡一铅合金的变本。这些合金具有较高的熔融温度.对金属表面的熔湿也较慢（在实际焊接中，焊锡很难溶解，时间慢，在没有完全熔接时锡点就已凝固，此为目前制程中最大问题），焊点表面也不如锡─铅焊点光滑，光亮。能够很好地适用于合铅工艺的助焊剂化学成份未必是适合无铅焊接的最佳选择。

二、无铅合金的手工焊接：

        1:手工焊接可以使用哪些无铅合金和助焊剂。

        目前常用的无铅焊线有锡一银一铜（熔点217-221℃），锡银（熔点221℃）以及锡铜（熔点227℃）。三种合金全都具有免清洗，可水洗或松香配系，并能控制成极为纤细的线径。这些合金已用于无铅产品的手工装配，并与无铅合金相容。

        2:无铅焊料合金需要使用温度较高的烙铁头吗？

        使用无铅焊接进行手工焊接并不一定需要较高的焊接温度，烙铁头温度700~800华式度之间即可进行正常焊接。焊接人员会注意到熔温速度比传统的Sn63焊料慢，此外还可能需要略长的接触时间才能达到良好的焊接效果，焊点终饰外观将会不同，终饰外面略为暗淡，是上述无铅焊料的典型特点。使用具有较高锡含量无铅焊料容易造成烙铁头腐蚀，因而可能需较为频繁的更换烙铁头。

3:无铅焊点再加工可以使用哪些助焊剂？

        无铅焊接与Sn63焊接并无不同。助焊剂有免清洗，可水洗及松香类型，可适应各种焊接和再加工工艺。可水洗型助焊剂，由于其较高的活化剂浓度而能实现更为有效的焊接，免清洗型焊剂传统上由较弱的有机酸制成，其焊接过程较慢，如果曝露于过度加热环境中则较易失活。

        无铅制程的导入已成为现在各电子相关行业必须认真面对的一个总体赵势，无铅制程表象上述讲就是不含铅，还属于环保产品，它相对有铅来讲，无论是制程还是材料要求都需高一些，有些操作技巧需要在作业中克服和改善。

三、无铅制程导入注意事项：

        1.     无铅制程的导入要求产品的各个配件都要满足不含铅，如焊接材料（锡丝），PCBA、机构件、电镀件等等，由于现在产线有铅的产品还在生产，所以材料的区分是至关重要的，目前应分开放置，建立有铅物料区，无铅物料区，且对相关人员培训，有铅和无铅区分，同时要求厂商对有铅和无铅产品进行标识区分，如机构件（增加mark等）。

        2.     无铅产线和有铅产线的区分：目前；有铅和无铅共同生产，由于对工治具、副料、设备等要求都不同，不可混合使用，所以产线规划时应区分有铅和无铅两种，有铅产线设备等物品不可进入无铅区域。

        3.     有铅和无铅设备、副料、工治具、胶框等都需严格区分，不可混用，否则有铅制程中的含铅物质就有可能流入无铅产线，会对产品的无铅特性造成不良的影响，虽然目前硬件设施上还没有完全导入无铅设备，如计算机、电源供应器等，但在使用上还是要严格区分。一些应用在产品组装上的物料或副料等必须是无铅产品，如PCBA清洁剂等，它们可直接或间接的使用在产品中，会对产品造成直接的影响，所以对直接影响无铅产品的材料和副料需加严区分，标识和储存。

四：根据DSC制造的实际状况制定了以下的相关规定：

        1：无铅标示目前在公司使用的只有两种，即：Pb—free与Green两种，Pb—free与Green不同可理解为涵概的范围不Pb—free针对局部Green包含所有，所以Green包含了Pb—free、Green具有普遍性Pb—free具有针对性。

        (1)Pb—free：在制程中所有和铅有关的物料组件和工治具等都需特殊标示，特别标明此种物料不含铅.但并不是说产品中绝对的不含铅，大家知道，绝对性的东西是不存，所以ROSH中规定铅含量不超过0.1％即为无铅，针对我们实际工作中有许多物料，治具需要标示Pb—free.如：PCBA电阻、电容、IC、锡炉、锡膏、锡丝、助焊剂、清洗剂、烙铁、电批、电镀件、热压治具、电源开关。计算机电视、拍照治具等与铅有关的物料，部品配件金属制品工治具等。在制程中为便于对某些物料或特殊部件进行特别管控，应标示Pb-free、以便无铅与有铅区分更清楚，如：Redford上使用的物料，快门键、电镀件、开关键、CLCD座等金属部件，物料组从仓库颔料应该贴上Pb-free,因为所有协力厂商都在导入无铅制程，所有的原材料都将标示Green如果都以Green上线，那么Redford与Otis、Nobel的物料比较容易混淆。所以上述物料在Redford、Newman等无铅制程要标示Pb-free特殊注明。

        (2)Green：为绿色环保产品的代表标示，从原材料到成品都可以使用.何为绿色环保.简单的说就是对环境的保护。对我们而言就是在制造产品时不会让水，土壤、空气等自然环境受到污染，产品中不包含对人体有害的物质。ROHS标准为欧盟在推行环保产品时所参照的标准，ROHS(全称为Restriction on Hazardous Substances )解释为在电子电器产品设备中禁止使用有毒有害物质的指令，整个Green产品中ROSH禁止使用的六大有毒物质是：铅(Lead)、录(Mercury)、镉(Cadmium)六价铬(Cr+6 聚臭联苯(Pbb)、聚臭二苯醚(Pbdf)六种有害物质。首先，废止的是铅.到2006年7月1日全面停止。其它有毒物质将会分阶段的废止。WEEE法规是指废弃电子和电器设备的规定。Green的导入要求协力厂商的共同配合，所以11月15日止。后续送来的无铅材料都必须在外箱上标示Green.颔料时我们应留意无铅和有铅的区分，无铅和有铅的区分应从两方面来检查。一点就是标示，第二点就是料号，无铅产品的料号在第4码统一以标示R定义，表示无铅，如下：×××R××××--×××。11月30日厂区将会对无铅区域进行稽核。请大家在此时间前完成。针对Pb-free与Green的含义已有祥尽的解释大家需对它们的相同和不同点进行比较.在实际标示中能够正确、准确、易于区分，不和有铅物质混淆。

        五：根据以上要求暂订DSC制造无铅标示的具体规定如下：

        1：产在线所有的塑料件，包材等非金属材料，在物料区产在线全部标示为Green规1.5*2.5cm在物料区来料外箱应标示有Green字样。贴标签处应向外.让大家易于区分，产线装材料用的胶框应在两端贴上Green。

        2：所有金属部件，如：快门帽，录像帽、开关、CLCD座、PCBA等。为便于和Otis、Nobel区分，在上线时标示Pb-free规格1*2cm标示方法同1

        3：产在线所有工治具设备统一标示为Pb-free规格为1*2cm如烙铁、电批、锡丝、机芯组装治具、充电检测治具、计算机等，标签贴的方式要统一，如：电源供应器，全部统一贴在正上面左上角或右上角等。就是说同样的工治具所贴标签位置要一致。

        4：产在线小物料盒可分类标识：非金属物料标示Green.金属物料、工具盒、垃圾盒、不良品盒标示Pb-free规格0.5*2cm

        5：产在线中号物料盒、成品、半成品，统一标识为Pb-free规格及标示方法同1

        6：电子维修所有无铅物料应和有铅物料分开放置。且标示为Pb-free规格1*2cm

        7：副料的使用：不良品袋应专用为红色，但不可和有铅混用，应区分标识，装不良品袋的容器应贴有“Pb-free”标示，良品袋无铅使用绿色汽泡袋，有铅用白色.目前正评估中，吸取线、镊子、保护膜等都需区分有铅和无铅。

        8：无铅制程中使用的清洗水和酒精必须要符合无铅要求，暂时订定只能使用无水乙醇，且在酒精瓶上标示“Pb-free”，其它替代品在评估中。

        9：无铅产线、物料区、维修、包装区、Burn in区等制作标示牌，与有铅产品进行区分，所有标签全部为绿底白字。

        以上为无铅制程的区分简单方式和注意事项，实际生产时还有许多细项和不同的地方要处理，暂时只供大家初步的了解和参考，总的原则大家要撑握，就是：无铅有铅区分要明确，标示要明确，标识要统一，不可相互混淆。

十七：《线路板装配中的无铅工艺应用原则》

过去5年间，电子装配业一直在测试各种合金，希望能找到几种无铅方案替代常规63Sn/37Pb 共晶系统。有很多方案虽然从技术的角度来看是可行的，但却没考虑成本、供货性和工艺性等其它方面的因素。本文旨在为业界提供一个实际可行的无铅工艺选用原则，内容包括工艺要求、根据要求得出的结论以及在实际条件下的试用情况等，今后如需对其他更为复杂的系统进行判断比较，这里提供的方法也可作为评估参考。

　　电子装配对无铅焊料的基本要求,无铅焊接装配的基本工艺包括：

　　a. 无铅PCB制造工艺；

　　b. 在焊锡膏中应用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系统；

　　c. 用于波峰焊应用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系统；

　　d. 用于手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系统。

　　尽管这些都是可行工艺，但具体实施起来还存在几个大问题，如原料成本仍然高于标准Sn/Pb工艺、对湿润度的限制有所增加、要求在波峰焊工艺中保持惰性空气状态(要有足量氮气)以及可能将回流焊温度升到极限温度范围(235～245℃之间)而提高了对各种元件的耐热性要求等等。

　　就无铅替代物而言，现在并没有一套获得普遍认可的规范，经过与该领域众多专业人士的多次讨论，我们得出下面一些技术和应用要求。金属价格：许多装配厂商都要求无铅合金的价格不能高于63Sn/37Pb，但不幸的是现有的所有无铅替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少40%以上。在选择无铅焊条和焊锡丝时，金属成本是其中最重要的因素；而在制作焊锡膏时，由于技术成本在总体制造成本中所占比例相对较高，所以对金属的价格还不那么敏感。

　　熔点：大多数装配厂家(不是所有)都要求固相温度最小为150℃，以便满足电子设备的工作温度要求,最高液相温度则视具体应用而定。波峰焊用焊条：为了成功实施波峰焊，液相温度应低于炉温260℃。手工/机器焊接用焊锡丝：液相温度应低于烙铁头工作温度345℃。

　　焊锡膏：液相温度应低于回流焊温度250℃。对现有许多回流焊炉而言，该温度是实用温度的极限值。许多工程师要求最高回流焊温度应低于225～230℃，然而现在没有一种可行的方案来满足这种要求。人们普遍认为合金回流焊温度越接近220℃效果越好，能避免出现较高回流焊温度是最理想不过的，因为这样能使元件的受损程度降到最低，最大限度减小对特殊元件的要求，同时还能将电路板变色和发生翘曲的程度降到最低，并避免焊盘和导线过度氧化。导电性好：这是电子连接的基本要求。导热性好：为了能散发热能，合金必须具备快速传热能力。

　　较小固液共存温度范围 非共晶合金会在介于液相温度和固相温度之间的某一温度范围内凝固，大多数冶金专家建议将此温度范围控制在10℃以内，以便形成良好的焊点，减少缺陷。如果合金凝固温度范围较宽，则有可能会发生焊点开裂，使设备过早损坏。

　　低毒性：合金及其成分必须无毒，所以此项要求将镉、铊和汞排除在考虑范围之外；有些人也要求不能采用有毒物质所提炼的副产品，因而又将铋排除在外，因为铋主要来源于铅提炼的副产品。

　　具有良好的可焊性：在现有设备和免清洗型助焊剂条件下该合金应具备充分的润湿度，对助焊剂的要求也大大提高。由于对波峰进行惰性处理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性环境的使用条件要求；但就SMT回流焊而言，合金最好要具备在空气下进行回流焊的能力，因为对回流焊炉进行惰性处理成本较高。

　　良好的物理特性(强度、拉伸度、疲劳度等)：合金必须能够提供63Sn/37Pb所能达到的机械强度和可靠性，而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝(特别是对固液共存温度范围较大的合金)。

　　生产可重复性/熔点一致性：电子装配工艺是一种大批量制造工艺，要求其重复性和一致性都保持较高的水平，如果某些合金的成分不能在大批量条件下重复制造，或者其熔点在批量生产时由于成分变化而发生较大变化，便不能给予考虑。3种以上成分构成的合金往往会发生分离或成分变化，使得熔点不能保持稳

定，合金的复杂程度越高，其发生变化的可能性就越大。　

焊点外观：焊点的外观应与锡/铅焊料接近，虽然这并非技术性要求，但却是接受和实施替代方案的实际需要。

　　供货能力：当试图为业界找出某种解决方案时，一定要考虑材料是否有充足的供货能力。从技术的角度而言，铟是一种相当特别的材料，但是如果考虑全球范围内铟的供货能力，人们很快就会将它彻底排除在考虑范围之外。

    另外业界可能更青睐标准合金系统而不愿选专用系统，标准合金的获取渠道比较宽，这样价格会比较有竞争性，而专用合金的供应渠道则可能受到限制，因此材料价格会大幅提高。

与铅的兼容性：由于短期之内不会立刻全面转型为无铅系统，所以铅可能仍会用在某些元件的端子或印刷电路板焊盘上。有些含铅合金熔点非常低，会降低连接的强度，如某种铋/锡/铅合金的熔点只有96℃，使得焊接强度大为降低。

金属及合金选择在各种候选无铅合金中，锡(Sn)都被用作基底金属，因为它成本很低，货源充足，并具备理想的物理特性，如导电/导热性和润湿性，同时它也是63Sn/37Pb合金的基底金属。通常与锡配合使用的其它金属包括银(Ag)、铟(In)、锌(Zn)、锑(Sb)、铜(Cu)以及铋(Bi)。

　　之所以选择这些材料是因为它们与锡组成合金时一般会降低熔点，得到理想的机械、电气和热性能。另外在考察材料的供货能力时，将用量因素加在一起作综合考虑得出的结果会更加清晰，例如现在电子业界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5万吨左右，其中北美地区用量约为1.6万吨，此时只要北美有3%的装配工厂采用含铟20%的锡/铟无铅合金，其铟消耗量就将超过该金属的全球生产能力。

　　近5年来业界推出了一系列合金成分建议，　且对这些无铅替代方案进行了评估。备选方案总数超过75个，但是主要方案则可以归纳为不到15个。

十八：《焊接原理》