无铅制程回流焊接技术

表一与表二列出了典型的无铅 (lead-free) 锡膏 (solder paste) 的特性和熔湿 (wetting) 参数。显示各种无铅材料 ( 不包括那些含铋 ) 的主要金属成分和特性的表一，揭示它们具有比传统的 Sn/Pb 锡膏更高的熔化温度。从表二中在铜上的熔湿参数可以清楚地看到，它们也不如 Sn63/Pb37 锡膏熔湿得那么好。更进一步，其它的试验已经证明当 Sn63/Pb37 锡膏的可扩散能力为 93% 时，无铅锡膏的扩散范围为 73~77% 。
Sn63/Pb37 锡膏的回流条件是熔点温度为 183 ° C ，在小组件上引脚的峰值温度达到 240 ° C ，而大组件上得到 210 ° C 。可是，大小组件之间这 30 ° C 的差别不影响其寿命。这是因为焊接点是在高于锡膏熔化温度的 27~ 57 ° C 时形成的。由于金属可溶湿性通常在较高温度时提高，所以这些条件对生产是有利的。
　　 可是，对于无铅锡膏，比如 Sn/Ag 成分的熔点变成 216~ 221 ° C 。这造成加热的大组件引脚要高于 230 ° C 以保证熔湿。如果小组件上引脚的峰值温度保持在 240 ° C ，那么大小组件之间的温度差别减少到小于 10 ° C 。这也戏剧性地减少锡膏熔点与峰值回流焊接温度之间的差别，如图一所示。这里，回流焊接炉必须减少大小组件之间的峰值温度差别，和维持稳定的温度曲线在整个印刷电路板 (PCB) 在线通过的过程中，以得到高生产率水平。

表二、铜上的熔湿参数 * 合金 温度° C 接触角度 时间 (s) 63Sn/37Pb 260 17 3.8 96.5Sn/3.5Ag 260 36 2.0 95.0Sn/5.0Sb 280 43 3.3 42.0Sn/58.0Bi 195 43 9.3 50.0Sn/ 50.0In 215 63 14.2 *From IPC Works’99, "Lead-free Solders" by Dr. J. Hwang.

峰值温度维护

　　 也必须考虑要加热的零件的热容量和传导时间。这对 BGA 特别如此，其身体 ( 和 PCB) 首先加热。然后热传导到焊盘和 BGA 锡球，以形成焊点。例如，如果 230 ° C 的空气作用在包装表面 - 焊盘与 BGA 锡球将逐渐加热而不是立即加热。因此，为了防止温度冲击，包装组件一定不要在回流区过热，在焊盘与 BGA 锡球被加热形成焊接点的时候。