锡/铅(Tin/Lead)成分的焊锡是电子装配中最常用的焊锡,可是,在去年,整个工业出现一股推动力向无铅焊锡转换。其理由是人们越来越了解有关铅的使用及其对人类健康的不良影响。
与铅有关的健康危害包括神经系统和生育系统紊乱、神经和身体发育迟缓。铅中毒特别对年幼儿童的神经发育有危害。
已有法律来控制铅的使用,例如,铅在铅锤、汽油和油画中的使用有严格的规范,在美国从1978 年起,铅在消费油画中的使用已被禁止,其它相关的法规在美国、欧洲和日本正在孕育之中。显示了铅在各种产品中的使用量,蓄电池占铅用量的80%,电子
焊锡大约占所有铅用量的0.5%,即使铅在电子焊锡中的使用被禁止,也不能解决全部的铅中毒问题。可是,电子焊锡中的0.5%的铅数量上还是可观的。
1、无铅焊锡及其特性无铅焊锡化学成份熔点范围说明° C 共熔低熔点、昂贵、强度低° C 共熔已制定、Bi的可利用关注° C 共熔渣多、潜在腐蚀性° C 共熔高强度、很好的温度疲劳特性°高强度、好的温度疲劳特性°高强度、高熔点°好的剪切强度和温度疲劳特性°摩托罗拉专利、高强度°高熔点° C 共熔高强度、高熔点应该注意到,无铅焊锡的化学成份还正在优化,以达到所希望的特性。表四中的焊锡化学成份可能在商业上购买的焊锡中有稍微的不同。
2、不同供应商的无铅焊锡焊锡名称化学成份熔点说明°C 潜在的In/Pb不兼容性,要求对 PCB 焊盘和元件引脚无铅电镀°C 液态温度太高,要求260°C以上的波峰焊温度°C 潜在的In/Pb不兼容性,要求对PCB焊盘和元件引脚无铅电镀°C 液态温度太高,要求260°C以上的波峰焊温度°C 液态温度太高,要求260°C以上的波峰焊温度含有高量铟(In)的无铅
焊锡(如表五中第一种合金)有潜在的铟和铅的不兼容性,如果板面和元件引脚上有铅的话。为了得到真正的无铅工艺,如果使用含铟合金,则可能有必要在PCB上使用无铅表面处理。工业上正注重开发可替代的电镀层。例如Alpha Metal 的AlphaLevel闪燃银电镀,和Motorola的对板层和元件引脚的锡/铋电镀。
3、铅在产品中的消耗量产品 消耗量蓄电池其它氧化物(油画、玻璃和陶瓷产品、颜料和化学品弹药铅箔纸电缆覆盖物铸造金属铜锭、铜坯管道、弯头和其它挤压成型产品
焊锡(非电子焊锡电子焊锡其它代替铅的元素电子工业正在寻找无铅焊锡,能够取代普遍接受和广泛使用的锡/铅焊锡。研究与开发的努力集中在潜在的合金上面,这种合金要提供与锡/铅共晶焊锡相似的物理、机械、温度和电气性能可以取代铅的金属及其相对成本。
4、替代铅的材料及其相对价格铅的替代元素 相对价格铅(参考值锑铋铜铟银锡锌除了成本之外,还必须了解考虑作为铅替代的元素的供需情况。含铋合金从可利用资源的出发点上是无希望的,现在可利用得铋供应可能被全部用完,如果将此合金广泛用于正在蓬勃发展的电子工业。
5、美国矿产局有关不同元素的世界用量及产量的数据元素世界用量(吨世界产量(吨剩余产量(吨注:现在世界焊锡消耗量 = 60,000 吨,或 6,600,000 ,许多无铅焊锡将比其替代的锡/铅焊锡贵得多。例如,铟(In)是用来取代铅的主要元素之一,但它是一种次贵重金属,几乎和银一样贵。可是应该注意,所建议的焊锡合金的高成本在决定最终产品价格时,并不象最初所显示的那么重要。因为所需的量少,在装配中,和其它成本因素如:元件、电路板及装配相比,焊锡成本几乎不重要。所选合金的性能是非常重要的。无铅焊锡及其特性和温度、机械、蠕变、疲劳特性一样,熔化温度点是最重要的焊锡特性之一。
无铅焊锡要不比锡/铅共晶合金的熔点低很多,要不高很多。都是较高温度的无铅焊锡。当使用低温焊锡时,需要特殊的助焊剂,因为标准的助焊剂可能在低温下无活性。和低温
焊锡有关的另一个温题是由于次共熔温度下,较低的流动性引起的润湿特性的减少。