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无铅焊接测试和检测

    在世界范围内,主要工业国家都在迅速消减有铅焊接制造工艺,其中包括PCB组件。北美、欧盟和日本都计划采用"无铅"技术,许多公司也尽可能快地放弃有铅焊接工艺。一些公司充分利用这一形势,把无铅技术作为加强其消费者市场的主要手段。废锡回收转向无铅焊接技术几乎使PCB组件的方方面面都受到了影响,包括测试和检测手段。这里,我们着重论述一些相关的技术问题,以及无铅焊接给自动光学检测(AOI)、自动X射线检测(AXI)以及在线测试(ICT)等主要测试和检测技术带来的影响。
    新型焊接技术的概念
    当前禁止使用铅焊料的趋势促使电子制造商和工业组织,如NEMI和IPC等,开始考虑转变传统的锡-铅焊接化学方法,寻求新的出路。泰瑞达公司参加了NEMI公司的"北美无铅焊接组件技术蓝图"、"无铅混合组件和返修项目"的制定,并加入了IPC 7-32焊接检测能力标准委员会。 新型无铅焊接概念主要包括锡-银-铜和锡-铜焊接技术。大部分电子业同行为实现无铅焊接,正在向锡-银-铜合金家族转型。NEMI公司推荐了一种用于回流焊的Sn3.9Ag0.6Cu(+/-0.2%)和用于波峰焊的Sn0.7Cu"工业标准"无铅合金。然而,随着许多工艺的变化,应慎重考虑,采用更合适的配料比例,以适合更大范围的应用,使这种指定的合金既符合产品的营销要求,又经济实用。
    回流温度
    无铅焊配料具有较高的熔点,可能会使元件与/或组件损坏。按照无铅焊接概念,SnAgCu的熔点温度从183℃提高到近217℃,峰值温度高达260℃。通过较长时间的预加热可以使高温得到适当降低。修复温度也受到影响,有些部件的修复温度可达280℃。这种较高温度下使用的元件必须进行资格认证,未经认证的元件要求进行手工组装。
    光学检测问题
    检测无铅焊接基本上与检测常规的有铅焊接没有什么区别。无铅焊接的焊点外形看起来与传统的锡-铅焊点十分相似。检测属于哪种类型的焊接,关键是找到正确判断每种外形视觉特征的检测机理。然而,无铅和有铅焊接的焊点从外表看还是有些差别的,并影响AOI系统的正确性。无铅焊点的条纹更明显,并且比相应的有铅焊点粗糙,这是由于从液态到固态的相变造成的。因此,这类焊点看起来显得更粗糙、不平整。另外,无铅焊料的表面张力较高,不像有铅焊料那么容易流动,形成的圆角形状也不尽相同。这些视觉上的差异要求对AOI设备和软件重新校准。举例来说,某些有铅焊接AOI系统中设置的"自动通过值"可能与无铅焊接存在轻微的差别。如果当前正使用人工检测仪,并考虑转换为AOI系统,正是合适的机会,因为此时人工检测仪必须进行"重新校准"。