無鉛手工焊接—結(jié)束噩夢

中心議題：

? 無鉛手工焊接的合金和助焊劑有哪些

?選擇無鉛焊線的關(guān)鍵變量是什么

?無鉛SAC和SnCu的最佳焊接頭溫度是多少

解決方案：

? 無鉛焊線應(yīng)至少含有2%的焊劑

? 當(dāng)使用63/37焊料時(shí)，使用低溫650華氏度

? 使用無鉛焊料時(shí)，最佳溫度為700至800華氏度

隨著各公司紛紛向無鉛裝配過渡，一定量的手工焊接將始終存在。去年來自Tech Search International的一篇文章曾提到過在廣泛使用無鉛的亞洲，相對(duì)于無鉛SMT（表面貼裝技術(shù)）或波峰焊接，手工焊接問題更加突出。

Kester最近幾個(gè)月里接到了無數(shù)個(gè)關(guān)于無鉛手工焊接的電話。事實(shí)上，大多提問的電話和希望通過Kester大學(xué)進(jìn)行培訓(xùn)的請(qǐng)求都與無鉛手工焊接和返工相關(guān)。許多情況下，裝配工使用了來自不同焊料供應(yīng)商的原料，但所有情況下都會(huì)發(fā)生類似的問題。通常并不僅僅是原料上的問題。

我們不建議操作人員在星期五使用含鉛焊料進(jìn)行焊接，而星期一上午又轉(zhuǎn)換為無鉛。盡管這似乎很好理解，但一些裝配工已試過這樣做，而在轉(zhuǎn)換為無鉛手工焊接后僅幾個(gè)小時(shí)就出現(xiàn)了生產(chǎn)線中斷。這時(shí)操作員會(huì)抱怨，可靠性會(huì)降低，還會(huì)出現(xiàn)不良的接點(diǎn)質(zhì)量。這可能是生產(chǎn)工程師的噩夢，但若重新回顧一下基本的手工焊接概念、在轉(zhuǎn)換前后操作員運(yùn)用了轉(zhuǎn)換前的某些經(jīng)驗(yàn)、并且經(jīng)過充分培訓(xùn)后就不會(huì)出現(xiàn)這種情況了。

以下是裝配工人常常詢問到的有關(guān)無鉛焊料手工焊接的一些問題。實(shí)際上這些還是Kester大學(xué)進(jìn)行無鉛手工焊接現(xiàn)場審核時(shí)提及的一些問題。

適應(yīng)無鉛手工焊接的合金和助焊劑有哪些？

無鉛焊料的限制因素或許是其在焊線內(nèi)的可用性；一些合金不容易引入焊線，錫鉍焊料即是如此。

此時(shí)用來制成焊線的最普遍的合金是錫銀銅和錫銅合金。它正好在此時(shí)為行業(yè)提供了補(bǔ)充，而68%的SMT裝配工和50%的波峰裝配工都選擇了錫銀銅（SAC）焊料。在波峰焊接中，由于無鉛錫棒的昂貴費(fèi)用，他們中的20%選擇了錫銅（SnCu）合金。因而這兩種合金可提供手工裝配中使用的焊線。

SAC和SnCu焊料間主要的不同點(diǎn)在于其熔點(diǎn)；其熔化溫度分別為約217攝氏度和227攝氏度。從焊接性能上看，SAC較SnCu焊料更容易潤濕，從而也更容易流動(dòng)，而其它的所有特性基本相同。

SAC和SnCu焊料都可提供免清洗、水洗和松香焊劑配方。免洗配方占總焊線使用的85%以上，而水洗配方小于15%，松香焊劑配方則少于5%。這些數(shù)字適用于北美地區(qū)。在全球其它地區(qū)，免洗配方最為普遍。

選擇一條良好的無鉛焊線的關(guān)鍵變量是什么？

到目前為止，焊線的焊劑含量將是決定潤濕效果的關(guān)鍵因素。

在潤濕平衡(Wetting Balance)法測試中，利用類似條件進(jìn)行對(duì)比時(shí)，諸如SAC、SnCu的無鉛焊料和更高溫度選項(xiàng)的錫銻SnSb較63/37潤濕稍慢。

按重量計(jì)算，無鉛焊線應(yīng)至少含有2%的焊劑。含鉛焊料具備較低的焊劑百分比，低至1%（wt/wt）；這一低焊劑量不適用于無鉛。

焊線內(nèi)典型的通量分布中，焊劑密度接近于1 g/cc；因而這一量在橫截面中更為明顯。有時(shí)會(huì)用到多重中心，但無鉛焊接時(shí)使用的比例通常是2%或3%。較少的焊劑會(huì)導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)更多難題。

若潤濕仍過于遲緩，可在焊線內(nèi)試用3%的焊劑，但這將導(dǎo)致產(chǎn)生更多的殘?jiān)?，免洗設(shè)備中便不一定能保持美觀了。由于可能出現(xiàn)施用過量的問題，使用塑料擠瓶添加焊劑的做法通常不可取。這種做法不可用于免洗應(yīng)用。

另一個(gè)重點(diǎn)是確保焊劑是專為無鉛應(yīng)用設(shè)計(jì)，從而其應(yīng)能經(jīng)受更高的焊接頭溫度而不至于焦化、飛濺和分裂。在使用更高的焊接頭溫度時(shí)，一些焊劑比較容易冒煙。