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PCB線路板生產商如何選擇無鉛焊料

發布時間:2021-10-06 21:20:05

對于PCB生產商來講,無鉛焊料雖仍未在電路板行業大量使用,但各種專利配方商品之多,早已令人眼花瞭亂一頭霧水。且各種品牌莫不自我美言盡撿好的說,更是讓人有如丈二金剛不知如何是好?短時間內想要從簡單的幾項實驗結果,去正確評估出各種大量產的長期可
靠度,令人不知如何是好!以下即為無鉛焊料的一些公認的評選淮則:
    ◆無鉛焊料的無毒性(Nontoxic)
    ◆無鉛焊料的供應無缺且價格合理(Available  and  Affordable)
    ◆無鉛焊料的塑性范圍要很窄 Narrow Plastic Range(指抗拉強度試驗)
    ◆無鉛焊料的沾錫性能 (Acceptable Wetting)
    ◆無鉛焊料的為可量產的物料(Material Manufacturable)
    ◆無鉛焊料的制造過程溫度不致太高而能被廣泛認同(Acceptable Processing Temperature)
    ◆無鉛焊料的焊點可靠度良好(Form Reliable Joints)


大致符合此等條件而可取代現行Sn63/Pb37之合金焊料者’過去幾年中較受PCB生產商重視的配方約有下列數類


  一、無鉛焊料的錫銀共融合金Sn96.5/Ag3.5

此兩相合金之熔點為221℃’早巳在陶瓷混合板業(Hybrid)使用多年,并最被美國NCMS,Ford,Motolora以及日本TI與德國研究者所看好,認為是取代Snb最合適的焊料。但亦有美國業者認為其熔焊過程(Ref1ow) 中時的沾錫性(Wetting)很差,難達品質之盡善盡美。此乃因其液態時表面張力過高,造成接觸角(Contact  Ang1e)過大,以致散錫性(Spreadin g)不足所致。但此料之導電性卻比Sn63/Pb37者增30%,比重也下12%o不過熱脹系數(CTE)卻又負面的高出2 0%。


二、無鉛焊料的錫銅共融合金Sn99.3/Cu0.7

此兩相合金之熔點227℃’美國N O r t e 1認為在電話產品中其(氮氣環境之波焊)焊接品質幾與Sn63/Pb37者不相上下。但若在一般空氣中進行錫膏熔焊時,不但沾錫性會變差,而且焊點還出現粗糙與織紋狀之不良外觀,更甚者其機械強度亦頗佳,幾乎名列各種無

鉛焊料之榜末。然而由於價格便宜且錫流中尚不易發生氧化’而且浮渣也不多’令美國N E M I認為用于波錫時合適。PCB生產商欲噴錫時,此合金應為較合適的用料。 

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三、無鉛焊料的錫銀銅共熔合金Sn/Ag/Cu


此最具主流三相合金之共熔溫度在217℃附近(Sn3.5 A g 0.9Cu),不同重量比之近似配方者竟有七八種之多,漿態范圍均極狹窄,是目前PCB生產商公認最佳的兼用無鉛焊料及最可能的通用標準焊料。其中少量銅份所扮演的角色為:

(1)可減少銲點中外來銅份的繼續增加。

(2)可降低銲料的熔點。

(3)可改善沾錫性,加強焊點的耐久性以及上期耐熱疲勞性。
 

五、錫銀鉍另加其他金屬之四合金Sn/Ag/Bi/X

當此合金銲料中加入鉍后會使得熔點下降,并還有沾錫性改善的優點,而且焊錫性也幾乎是所有無鉛銲料中之最佳者。不過容易發生“鉍裂”的麻煩。且NCMS還說含鉍者容易在波焊中發生“通孔環面填錫浮裂,但仍為日本業者所偏好。

大量PCB生產商當然要考慮銲料的成本’下表以S n 6 3/P b 3 7共熔銲料為基準,而比較出各種銲料之成本。且該表更附列有各種純金屬的單價,以鉛價為“1”而比較價差,以供PCB生產商參考。


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