浅谈焊接材料及焊接技术的发展现状及未来

摘要：早在1999年，欧美和日本等发达国家就已经提出了电子产品无铅化工艺，电子产品生产中传统的焊接材料为锡铅合金，铅属于有毒重金属，对人体健康有害，由于无铅焊接工艺推广会带来一系列的问题，导致国内好多企业一直没有改变传统的焊接工艺，本文就无铅焊接技术的发展现状以及未来发展趋势来阐述无铅焊接的必然性和紧迫性。我国也在2003年做出了无铅化生产的相关规定。

关键词：焊接；未来；无铅；焊接设备

1、电子产品生产的基本工艺流程

电子产品系统是由整机、整机是由部件、部件是由零件、元器件等组成。

由整机组成系统的工作主要是连接和调试。电子产品生产工艺是指整机的生产工艺。电子产品的装配过程是先将零件、元器件组装成部件，再将部件组装成整机，其核心工作是将元器件组装成具有一定功能的电路板部件或叫组件（PCBA）。电子工艺基本上是指电路板组件的装配工艺。在电路板组装中，可以划分为机器自动装配和人工装配两类。机器装配主要指自动铁皮装配（SMT）、自动插件装配（AI）和自动焊接，人工装配指手工插件、手工补焊、修理和检验 等。生产准备是将要投入生产的原材料、元器件进行整形，如元件剪脚、弯曲成需要的形状，导线整理成所需的长度，装上插接端子等等。自动贴片是将贴片封装的元器件用 SMT技术贴装到印制板上，经回流焊工艺固定焊接在印制板上。经装贴有表面封装元器件的电路板，送到自动插件机上，机器将可以机插的元器件插到电路板上的相应位置，经机器弯角初步固定后就可转交到手工插接线上去了。人工将那些不适合机插、机贴的元器件插好，经检验后送入波峰焊机或浸焊炉中焊接，焊接后的电路板个别不合格部分由人工进行补焊、修理，然后进行ICT静态测试，功能性能的检测和调试，外观检测等检测工序完成以上工序的电路板即可进入整机装配了。

单片机实验板焊接的工艺：电路板上自动焊接：a）浸焊的工艺流程：插装元器件（2）喷涂焊剂（3）浸焊（4）冷却，剪脚（5）检查修补；b）波峰焊接技术：将插装好元器件的印制电路板与融化焊料的波峰接触，一次完成印制板上所有焊点的焊接过程。

波峰焊接的工艺流程：（1）焊前准备（2）元器件插装（3）喷涂焊剂（4）预热（5）波峰焊接（6）冷却（7）清洗 c）再流焊（回流焊）技术：再流焊技术是将焊料加工成一定颗粒的，并拌以适当的液态粘合剂，使之成为具有一定流动性的糊状焊膏，用它把将贴片元器件粘在印制电路板上，然后通过加热使焊膏中的焊料熔化而再次流动，达到将元器件焊接到印制电路板上的目的。该技术主要用于贴片元器件的焊接上。再流焊技术的工艺流程（1）焊前准备（2）点膏并贴装（印刷）SMT元器件（3）加热、再流（4）冷却（5）测试（6）修复、整形（7）清洗、烘干 d）单片机实验板上的74HC1，22PF，3V6，10K，8550都采用自动焊接的技术，都遵循自动焊接的流程。

在整个焊接过程当中都会有焊锡的存在，二：铅是一种多亲害性、对人体有毒的物质，主要损害人的神经系统、造血系统、消化系统，铅中毒也是引发白血病、肾病、心脏病、精神异常的重要因素之一。铅毒不仅对水污染，而且对土壤、空气均可产生污染，一旦环境产生严重铅污染，其治理的难度很大、周期甚长、经费支出巨大。电子制造业中大量使用的锡铅合金焊料（Sn/Pb）是污染人类生存环境的重要根源之一。实现电子制造的全面无铅化，以减少环境污染，提升绿色制造竞争能力，以适应国内外市场对绿色电子产品的需求，是我国电子制造业以后势在必行的举措。

目前，无铅焊料的成分并没有统一的标准，通常是以锡为主体，添加其他金属，近几年来有关无铅焊料的研究工作发展很迅速。世界各大著名集团公司和研究机构都投人了相当的力量开展无铅焊料的研发。替代Sn/Pb合金的无铅焊锡合金材料有多种。目前已经得到应用的主要有Sn-Ag系列、Sn-Zn系列、Sn-Bi系列焊料三大类。无铅焊接技术未来发展趋势 目前，无铅焊技术主要应用在电子元件组装领域，其存在的形态为焊条、焊丝、焊膏。其应用范围主要在各种电子、电器产品，印制电路板（PCB）的组装。影响无铅焊接技术的应用的因素很多。要使无铅焊接技术得到广泛应用，还必须从电子组装焊接这个系统工程的角度来解析和研究。

无铅焊接的质量管理。只要满足无铅焊料的温度特性，采用与传统锡铅焊的相同的质量控制方法，那么，无铅焊接的质量和Sn-Pb共晶并没有太大的区别。回路焊接的不良率也没有增加。以感应式充电器为例，其充电性能、温度试验、冷热循环冲击试验、附着力测试、振动试验、吸附试验、潮态试验等效果均十分理想。焊接缺陷统计显示也没有 明显差别。唯一要指 出一点的手工修理时要注意对焊工进行培训，因为焊接温度翘起和损坏元件，同时，铁烙头更容易氧化，必须定期更换。影响SMT无铅焊技术的几个因素：1 工艺温度，在无铅回流焊接中，无铅焊锡影响工艺温度，因此影响到加热温度曲线。为了以较低的维护停机时间保持机器的清洁，需要一个适当的助焊剂流动管理系统。

2 冷却系统，无铅焊接中推荐一个受控的冷却系统，因为一旦炉子具有适当的冷却能力，液化以上的时间，晶粒结构和板子出来的温度都可以界定自然需要更多的室温风扇。而推荐使用的是一个高级的直接空气、完全集成的、排热系统。这个系统设计用于以较低的氮气消耗提供良好的冷却。

3 助焊剂的选择，由于较高的工艺温度，无铅焊接要求与含铅焊锡不同的助焊剂。助焊剂类型决定哪一种预热配置最适合干该工艺。选择一种具有快速变换配置灵活性的波峰焊接机器。预热模块应该容易交换，以找到对每个个别工艺的最佳安排。4 焊脚和空洞，在无铅焊接中，会发生一些特别的缺陷，诸如焊脚提起和焊须。但其他缺陷，如焊点中的空洞，也似乎比Sn/Pb 中发生的多。焊脚开起是在冷却阶段，它是焊接元脚从电镀通孔周围铜焊盘的一种分离。5 回流工艺，回流工艺中的变量包括机器和数据记录参数。机器参数包括传带速度、参考温度以上的时间、平均温度、最低温度、最高温度和达到最高温度的时间。特征是指焊接缺陷，如空洞、跳焊、焊球，焊桥和元件竖立。 4 结束语

经上文的分析论证，焊接材料及焊接技术研究和发展还处于刚开始阶段。我国是世界上电子工业大国，特别是家电 产品出口大国，加人WTO后，我国的电子产品（如彩电、冰箱等）要成功地占领世界发达国家的市场，就必须逐步适应全世界范围发展无铅焊料的要求。因此，研制开发无铅钎料系列产品势在必行。工艺是生产者利用生产设备和生产工具，对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之最后成为符合技术要求的产品的艺术，它是人类生产劳动中不断积累起来并经过总结的操作经验和技术能力。