無鉛錫絲知識與工藝
內(nèi) 容 一、鉛的危害及實施無鉛化的必要性與可行性在焊料的發(fā)展過程中，錫鉛合金一直是最優(yōu)質(zhì)的、廉價的焊接材料，無論是焊接質(zhì)量還是焊后的可靠性都能夠達到使用要求；但是，隨著人類環(huán)保意識的加強，“鉛”及其化合物對人體的危害及對環(huán)境的污染，越來越被人類所重視。 美國環(huán)境保護署(EPA)將鉛及其化合物定性為17種嚴重危害人類壽命與自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一，鉛右通過滲入地下水系統(tǒng)而進入動物或人類的食物鏈；在日常工作中，人體可通過皮膚吸收、呼吸、進食等吸收鉛或其化合物，當這些物質(zhì)在人體內(nèi)達到一定量時，會影響體內(nèi)蛋白質(zhì)的正常合成，破壞中樞神經(jīng)，造成神經(jīng)和再生系統(tǒng)紊亂、呆滯、貧血、智力下降、高血壓甚至不孕等癥狀；鉛中毒屬重金屬中毒，在人體內(nèi)它還有不可排泄、并且會逐漸積累的問題。美國職業(yè)安全與健康管理署(OSHA)標準：成人血液中鉛含量應(yīng)低于50mg/dl，兒童血液中鉛含量應(yīng)低于30mg/dl。中國已加入WTO，中國市場已經(jīng)逐步與國際市場接軌；為了提高自身產(chǎn)品的適應(yīng)能力，及出口時避免上述不必要的麻煩，國內(nèi)廠商應(yīng)加強產(chǎn)品無鉛化的意識，盡快地適應(yīng)國際市場的要求，不要走在別人的后面，否則產(chǎn)品將失去一定的競爭力，在日趨激烈的國際競爭中處于下風(fēng)；在我國沿海開放地區(qū)的外資廠居多，其中上規(guī)模的國際大公司也不少，這些外資公司已經(jīng)注意到了無鉛化的必要性，有些公司已將無鉛化提入公司改進日程。綠色環(huán)保產(chǎn)品是新世紀的主流，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。
二、無鉛焊料發(fā)展進程 1991和1993年：美國參議院提出將電子焊料中鉛含量控制在0.1%以下的要求，遭到美國工業(yè)界強烈反對而夭折； 1991年起NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等組織相繼開展無鉛焊料的專題研究，耗資超過 2000萬美元，目前仍在繼續(xù)； 1998年日本修訂家用電子產(chǎn)品再生法，驅(qū)使企業(yè)界開發(fā)無鉛電子產(chǎn)品； 1998年10月日本松夏公司第一款批量生產(chǎn)的無鉛電子產(chǎn)品問世； 2000年6月：美國IPC Lead-Free Roadmap 第4版發(fā)表，建議美國企業(yè)界于2001年推出無鉛化電子產(chǎn)品，2004年實現(xiàn)全面無鉛化； 2000年8月：日本 JEITA Lead-Free Roadmap 1.3 版發(fā)表，建議日本企業(yè)界于2003年實現(xiàn)標準化無鉛電子組裝； 2002年1月歐盟 Lead-Free Roadmap1.0 版發(fā)表，根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果向業(yè)界提供關(guān)于無鉛化的重要統(tǒng)計資料；歐盟議會和歐盟理事會2003年1月23日發(fā)布了第2002/95/EC號《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令》，在這個指令中，歐盟明確規(guī)定了六種有害物質(zhì)為：“汞（Hg）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr）、鉛（Pb）、聚溴聯(lián)苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）”；并強制要求自2006年7月1日起，在歐洲市場上銷售的電子產(chǎn)品必須為無鉛的電子產(chǎn)品；（個別類型電子產(chǎn)品暫時除外） 2003年3月，中國信息產(chǎn)業(yè)部擬定《電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法》，提議自2006年7月1日起投放市場的國家重點監(jiān)管目錄內(nèi)的電子信息產(chǎn)品不能含有Pb。
三、焊接行業(yè)對無鉛焊料的要求無鉛焊料首先要能夠真正滿足環(huán)保要求，不能把鉛去除了，又添加了新的有毒或有害的物質(zhì)；要確保無鉛焊料的可焊性及焊后的可靠性，并要考慮到客戶所承受的成本等眾多問題。概括起來講，無鉛焊料應(yīng)盡量滿足以下這些要求： 1、無鉛焊料的熔點要低，盡可能地接近63/37錫鉛合金的共晶溫度1830C，如果新產(chǎn)品的共晶溫度只高出1830C幾度應(yīng)該不是很大問題，但目前尚沒有能夠真正推廣的，并符合焊接要求的此類無鉛焊料；另外，在開發(fā)出有較低共晶溫度的無鉛焊料以前，應(yīng)盡量把無鉛焊料的熔融間隔溫差降下來，即盡量減小其固相線與液相線之間的溫度區(qū)間，固相線溫度最小為1500C，液相線溫度視具體應(yīng)用而定(波峰焊用錫條：2650C以下；錫絲：3750C以下；SMT用焊錫膏：2500C以下，通常要求回流焊溫度應(yīng)該低于225~2300C)。 2、無鉛焊料要有良好的潤濕性；一般情況下，再流焊時焊料在液相線以上停留的時間為30~90秒，波峰焊時被焊接組件管腳及線路板基板面與錫液波峰接觸的時間為4秒左右，使用無鉛焊料以后，要保證在以上時間范圍內(nèi)焊料能表現(xiàn)出良好的潤濕性能，以保證優(yōu)質(zhì)的焊接效果； 3、焊接后的導(dǎo)電及導(dǎo)熱率都要與63/37錫鉛合金焊料相接近； 4、焊點的抗拉強度、韌性、延展性及抗蠕變性能都要與錫鉛合金的性能相差不多； 5、成本盡可能的降低；目前，能控制在錫鉛合金的1.5~2倍，是比較理想的價位； 6、所開發(fā)的無鉛焊料在使用過程中，與線路板的銅基、或線路板所鍍的無鉛焊料、以及元器件管腳或其表面的無鉛焊料及其它金屬鍍層間，有良好的釬合性能； 7、新開發(fā)的無鉛焊料盡量與各類助焊劑相匹配，并且兼容性要盡可能的強；既能夠在活性松香樹脂型助焊劑（RA）的支持下工作，也能夠適用溫和型、弱活性松香焊劑（RMA）或不含松香樹脂的免清洗助焊劑才是以后的發(fā)展趨勢； 8、焊接后對焊點的檢驗、返修要容易； 9、所選用原材料能夠滿足長期的充分供應(yīng)； 10、與目前所用的設(shè)備工藝相兼容，在不更換設(shè)備的狀況下可以工作。
無鉛手工焊接成本項目：
1.元件成本：元器件全部需符合無鉛標準；
2.焊錫成本：無鉛焊錫價格為有鉛焊錫3倍以上；
3.焊臺成本：無鉛專用焊臺價格為普通焊臺2-10倍以上，不過為一次性投入；
4.耗材成本：無鉛用烙鐵頭消耗快，且價位為有鉛烙鐵頭3-5倍以上；
5.人力資源成本
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