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无铅焊接 PCB 工艺

QA Technology 继续与焊料制造商紧密合作,确定使用无铅焊接工艺时要考虑的主要因素。下面概要介绍这些因素:

回流工艺

此工艺受转为使用无铅焊料的影响最大。建议回流炉通常应具有至少七 (7) 个区域,用于提供无铅焊膏需要的合适坡度和保持时间。这是为了确保板及其组件达到无铅焊料需要的更高回流温度。建议在回流工艺中使用氮气以帮助改善板和组件之间的湿润度。旧回流炉时间控制最为困难,而能够更准确地控制斜坡时间和温度的现代回流炉将获得更好的结果。

波峰焊

由于无铅合金熔化温度增加 218° - 227°C(从 183°C),需要更多维护。锡产生反应,并最终腐蚀不锈钢焊锅和组件。含锡量高的合金熔解此设备使用的实际材料。成分需要替换为铸铁或涂上保护表面的材质。还需要更加活性的液体助焊剂。

交叉污染

任何时候探针接触待测点 (UUT) 时,形成接触的一些助焊剂或焊膏将转移到针头。附着物数量少而不明显,但这些附着物可能转移到后续测试的板。铅附着物转移不会在此结束。测试 UUT 时,接触颗粒物(铅、锡、助焊剂等)在测试过程中碎屑并落入夹具中。循环使用夹具时,这些污染物在真空吸引和释放循环作用下扩散在夹具和相关测试设备中。这样,污染物可能沉积在无铅 UUT 上。清洁设备时经常看到这些污染物。请记住,如果产品系列从含铅改为无铅,先测试的板的铅污染浓度最高,后续板的污染浓度较低。

仅仅更换新探针,不保证将实现无铅环境。需要完全返工/清洁测试装置和所有夹具。根据应用和允许的铅含量,您可能需要采取更多步骤。

检查

由于无铅工艺的颗粒结构更大,焊缝看起来暗淡且存在坑洞。此外观不意味着这不是合格焊缝。

测试探针

在测试环境中助焊剂有更大可能导致接触问题。由于助焊剂必须承受更高回流温度 240°C 而不是无铅的 215°C,在“焦化”和化学分解作用下将更难以穿透。以前测试的一些助焊剂往往“碎裂”和粘在针头。这类似于首次引入免清洗助焊剂时行业遇到需要更多维护测试探针的情况。助焊剂化学仍在不断发展中,未来的助焊剂将更加相容更高回流温度。有时候无铅垫的“圆顶”表面相对不含助焊剂。大多数助焊剂沉积在垫底部周围。接触垫底部可能造成误报测试失效。

我们发现,所有无铅测试垫都容易接触尖锐探针。即使低弹簧力探针也可使用无铅,在表面留下明显痕迹,并且电阻低。要确保最佳测试环境,请与您的焊料制造商紧密合作,确保按照制造商建议使用焊料。确保随焊料提供的材料规格表上将焊料标为“探针可测试”。

image showing a selection of tip styles

总的来说,QA Technology 建议用以下测试无铅表面:

头型: 头型选择是一个主观决定。经验丰富的测试工程师对于给定接触表面的最佳头型往往有不同偏好。QA 建议尖锐头型。建议使用不锈钢针头,这样在接触更坚硬以及更大研磨性助焊剂附着物时,有助于延长针头使用寿命。

弹簧力: 生产线改为无铅焊料的生产测试环境反馈表明,必须选择更高弹簧力。在一些情况下,现有弹簧力和头型足够了。