无铅手工焊接—结束噩梦

中心议题：

? 无铅手工焊接的合金和助焊剂有哪些

?选择无铅焊线的关键变量是什么

?无铅SAC和SnCu的最佳焊接头温度是多少

解决方案：

? 无铅焊线应至少含有2%的焊剂

? 当使用63/37焊料时，使用低温650华氏度

? 使用无铅焊料时，最佳温度为700至800华氏度

随着各公司纷纷向无铅装配过渡，一定量的手工焊接将始终存在。去年来自Tech Search International的一篇文章曾提到过在广泛使用无铅的亚洲，相对于无铅SMT（表面贴装技术）或波峰焊接，手工焊接问题更加突出。

Kester最近几个月里接到了无数个关于无铅手工焊接的电话。事实上，大多提问的电话和希望通过Kester大学进行培训的请求都与无铅手工焊接和返工相关。许多情况下，装配工使用了来自不同焊料供应商的原料，但所有情况下都会发生类似的问题。通常并不仅仅是原料上的问题。

我们不建议操作人员在星期五使用含铅焊料进行焊接，而星期一上午又转换为无铅。尽管这似乎很好理解，但一些装配工已试过这样做，而在转换为无铅手工焊接后仅几个小时就出现了生产线中断。这时操作员会抱怨，可靠性会降低，还会出现不良的接点质量。这可能是生产工程师的噩梦，但若重新回顾一下基本的手工焊接概念、在转换前后操作员运用了转换前的某些经验、并且经过充分培训后就不会出现这种情况了。

以下是装配工人常常询问到的有关无铅焊料手工焊接的一些问题。实际上这些还是Kester大学进行无铅手工焊接现场审核时提及的一些问题。

适应无铅手工焊接的合金和助焊剂有哪些？

无铅焊料的限制因素或许是其在焊线内的可用性；一些合金不容易引入焊线，锡铋焊料即是如此。

此时用来制成焊线的最普遍的合金是锡银铜和锡铜合金。它正好在此时为行业提供了补充，而68%的SMT装配工和50%的波峰装配工都选择了锡银铜（SAC）焊料。在波峰焊接中，由于无铅锡棒的昂贵费用，他们中的20%选择了锡铜（SnCu）合金。因而这两种合金可提供手工装配中使用的焊线。

SAC和SnCu焊料间主要的不同点在于其熔点；其熔化温度分别为约217摄氏度和227摄氏度。从焊接性能上看，SAC较SnCu焊料更容易润湿，从而也更容易流动，而其它的所有特性基本相同。

SAC和SnCu焊料都可提供免清洗、水洗和松香焊剂配方。免洗配方占总焊线使用的85%以上，而水洗配方小于15%，松香焊剂配方则少于5%。这些数字适用于北美地区。在全球其它地区，免洗配方最为普遍。

选择一条良好的无铅焊线的关键变量是什么？

到目前为止，焊线的焊剂含量将是决定润湿效果的关键因素。

在润湿平衡(Wetting Balance)法测试中，利用类似条件进行对比时，诸如SAC、SnCu的无铅焊料和更高温度选项的锡锑SnSb较63/37润湿稍慢。

按重量计算，无铅焊线应至少含有2%的焊剂。含铅焊料具备较低的焊剂百分比，低至1%（wt/wt）；这一低焊剂量不适用于无铅。

焊线内典型的通量分布中，焊剂密度接近于1 g/cc；因而这一量在横截面中更为明显。有时会用到多重中心，但无铅焊接时使用的比例通常是2%或3%。较少的焊剂会导致焊接过程中出现更多难题。

若润湿仍过于迟缓，可在焊线内试用3%的焊剂，但这将导致产生更多的残渣，免洗设备中便不一定能保持美观了。由于可能出现施用过量的问题，使用塑料挤瓶添加焊剂的做法通常不可取。这种做法不可用于免洗应用。

另一个重点是确保焊剂是专为无铅应用设计，从而其应能经受更高的焊接头温度而不至于焦化、飞溅和分裂。在使用更高的焊接头温度时，一些焊剂比较容易冒烟。

在选择一种焊线时，确保观察其焊剂的IPC分类。许多符合ROL0分类的免清洗焊剂表示其基于松香、活性低且无卤素。这些是IPC规范中最为可靠的焊剂，其通过了SIR和腐蚀性测试。在使用无铅焊剂时有一个倾向是利用更高的活性来补足减少的润湿；这种方法有时并不可取。

水洗型焊剂通常被归为ORH1类，它将更为有效并更完美地用于无铅焊接。但是建议须确保残渣仍能以热水完全去除；并进行离子污染测试。若水洗后仍有离子污染物残留，应确保改变清洗处理，诸如延长周期时间、增加水温或更换清洗剂等。

SAC和SnCu润湿平衡测试所做的对比性研究显示，在使用同一焊剂类型的情况下，在要求时间内实现最大程度润湿的性能方面，SAC胜过SnCu焊料。在SnCu焊料掺杂镍、钴或其它添加剂时结果亦如此。

在选择一种合金时，确定将装配部件的总体可焊性是很重要的。若部件的老化、氧化程度较高、手工处理的SAC焊料也许是更好的选择。

无铅手工装配焊料相关的主要变化有哪些？

在使用同一焊剂活化标准时，无铅焊料的流动性较63/37稍为