作为一家为整机厂提供配套产品的企业，必须及时响应客户的需求，并提前在技术和工艺方面进行部署和准备。由于无铅工艺的实施是一个系统工程，不仅要系统地掌握相关的知识（如无铅焊膏、元件、印制板，以及回流焊设备等），把握实施过程中的设计、材料、焊接、检查等工序上的改进；还要详细地进行工艺和质量记录和分析，以保证实施过程的受控。以下是我们的具体做法和体会。

　　工艺设计

　　无铅印制板焊盘的设计相对于有铅的设计无区别，但在丝网制作上有所差异，网板的开口应与焊盘一样大，以保证焊接后焊盘不露铜，并100％的覆盖.。

但在我们公司试生产过程中，没有对丝网做更改，焊接时焊盘覆盖率能达85％以上，若要达到100％覆盖，还是要对网孔设计进行修改。

　　焊膏的选择和使用

　　无铅焊膏的选择，一般企业都要从焊膏的适用性和经济性上加以考虑。我们通过对各种无铅焊膏的市场调查分析，选用了96.5Sn/3Ag/0.5Cu焊膏，通过试验，能满足产品的性能要求。

　　在价格上，比Sn-37Pb要高出1倍，但Sn-37Pb的密度要比96.5Sn/3Ag/0.5Cu大1g/mm3，印刷焊膏的量是用焊膏的体积来衡量的，因此最终价格比Sn-37Pb约高出1.86倍。

　　在焊膏印刷的过程中，由于Sn/Ag/Cu合金的密度(7.5g/mm3)比Sn-Pb合金的密度 (8.5g/mm3) 低，使用该种合金的无铅焊膏的印刷性比有铅焊膏差一些，如容易粘刮刀等。

　　参数设置与有铅焊膏无区别，我们发现，无铅焊膏搅拌后流动性大，在铜焊盘上的印刷效果比较好，焊膏成型也较好。在镀锡焊盘上用同样的焊膏印刷，焊膏成型相对较差，焊膏脱膜时有不良发生，焊膏图形不完整，这与焊膏和焊盘表面的粘合力、丝网的清洁度、焊膏的粘度和焊盘的表面处理有关。

在合金成分相同的情况下，可以通过助焊剂成分的调整来提高焊膏的印刷性。如填充网孔能力、湿强度、抗冷/热坍塌，以及潮湿环境能力等，并最终提高印刷速度、改善印刷效果。

　　由于焊膏印刷质量在SMT表面贴装质量中起着举足轻重的作用，表面装贴造成的不良有50~70%都是由焊膏印刷工序不良引起的，而无铅焊膏印刷脱膜又比较困难，质量控制显得尤其重要。

　　从做好焊膏解冻记录，严格按工艺要求进行焊膏搅拌；到设置印刷参数（印刷压力和速度，脱模速度和距离）、印刷方式等等；都要求技术人员针对质量情况进行调整。对焊膏印刷质量情况逐一检查，并做好记录；发现不合格的必须隔离，并排除不良，以保证后工序的顺利进行。

　　无铅元件、印制板的选择及管理

　　无铅元件和印制板的选择，要求元件的电极、晶体管的引脚、集成电路的引脚、基板焊盘的镀层，要与所选用的焊膏拥有相近的熔化温度，有良好的润湿力和润湿效率，这一参数直接影响着焊接互连的完整性。

　　在PCB板选择时，对基板的耐高温程度有一定的要求。FR4的Tg点为130~145℃，它可以耐受260~280℃，可以满足无铅焊接的要求。我们采用的是FR4系列中的S2132（CEM-3）型号基材。元器件也要耐高温，须经受260℃的高温，保证元件不失效，只有满足以上条件，才能保证无铅焊接的质量。

　　无铅焊膏、元件、印制板的管理应注意以下事项：

　　1、无铅焊膏应保存在2~7℃的冰箱里，使用时提前4~8小时拿出来在常温下解冻，禁止无铅含膏与有铅含膏混用；

　　2、无铅元件应与有铅元件分开存放，并做好标识。在无铅焊接时，禁止使用有铅元件，否则不能达到无铅指标要求。注意无铅元件的可焊性的测试（按一定的周期），保证焊接的良好；

　　3、无铅印制板注意保持焊盘表面的清洁，最好用真空包装。开封以后未使用完的印制板应及时真空

包装，防止焊盘长期暴露在空气中造成氧化，影响可焊性。

　　无铅元件的贴装

　　在贴片工序，无铅元件的电极比有铅的要暗，元件识别应特别注意，才能保证高的贴装率。其它参数与有铅的一样。

　　由于无铅焊膏在焊接时的流动性较差，对贴偏的元件，自对中效应比有铅的要差；这样，要求贴片机的精度要比较高，贴片误差在±0.05mm以内，才能保证元件的焊接质量。

　　举例来说，1005元件，元件宽度为0.5mm，如果元件焊端焊接宽度要求为元件宽度的2/3，那么，元件左右偏移最大值为0.16 mm；但是元件在焊盘上纵向偏移时，不能超过0.05mm；否则，在有铅焊接时，容易造成立碑缺陷。根据无铅焊膏的特性，在理论上不会出现立碑现象，但在生产过程中还是时有发生。回流焊炉的选择和温度曲线的设置　　　　回流焊炉的选择，首先从各公司的产品要求和经济实力出发，选择至少有8温区的回流焊炉，保证焊接温度可升到250～280℃。如果产品要求高，可选择有氮气保护的回流焊炉，以保证焊接的质量，但制造成本有所提高。我们公司选择的是8温区的回流焊炉，不用氮气保护，焊接效果较好。

　　在温度曲线设置时，一定要注意工艺窗口问题。无铅焊接温度在230~245℃，工艺窗口只有5~10℃。温度曲线的设置，特别注意焊接温度的稳定性，不能超过元件、基板的温度承受能力。

　　不同厂家、不同型号的无铅焊膏，对焊接温度有不同的要求，焊膏供应商会推荐温度曲线给制造厂家参考。设置温度时尽量靠近供应商提供的曲线，才能保证所使用焊膏的焊接效果。实际焊接显示，润湿性较好，可达到元件高度的1/4左右。

　　由于元件、基板和焊膏量的不同，不同的炉子进行焊接时，其总的耗热量是不同的。要达到相同的温度曲线，必须重新设置温度，以保证焊接的良好性。在我们公司的无铅焊接工艺的实施过程中，第一次焊接产品直通率达96.8℃。

　　无铅手工焊接和第二次回流焊接

　　手工无铅焊接时，焊料熔化较慢，润湿扩展性差，形成焊点的焊料量控制困难。无铅焊锡丝的熔化温度较高，适当地提高烙铁的温度是有必要的，但温度要控制在250℃以下，防止元件因过热引起的失效。

　　无铅焊接的目检比有铅焊接时更难掌握，使用含银的96.5Sn/3Ag/0.5Cu焊膏，表面会呈无光泽的白色状态，对元件的漏焊、虚焊，目检难度很大。有铅焊接可以用焊点的光泽来判断，无铅就不行。无铅工艺在手工焊接和检查不良现象上都有困难，这样，前工序焊膏印刷和贴片的控制显得比有铅工艺更为重要。

　　对于无铅工艺中的二次焊接，选择Sn96.5Ag3.5合金，融化温度是221℃，焊接温度为240~250℃。由于是第二次焊接，元件的体积和焊接引脚相差比较大，温度设置时，要对各种焊点的温度都要进行测试，并注意控制最高温度的设置，保证不同元件的不同焊点的良好焊接和元器件不失效，因此，温度曲线设置较为困难。

　　在对铜焊盘印制板的第二次无铅焊接时，发现虚焊、漏焊较为严重。通过分析我们认为，其原因是铜焊盘经过一次焊接后，焊盘氧化的可能性较大。针对这个问题，工艺人员制定了对焊盘附无铅焊料的做法。经过焊盘附无铅焊料的焊接试验，焊接状况比以前有所好转，焊点补焊率达10％。

　　质量跟踪和标准制定

　　一个新工艺的实施，质量跟踪尤为重要，它能反映新工艺中的所有信息，如：人（参与此项工艺活动人员的能力）、机（机器的保证能力）、料（基板、焊膏、元件）、法（加工方法科学、正确性）、环境（是否符合工艺要求）。找出解决问题的方法，以备下次改进。

　　对于无铅工艺，在试生产过程中，总结出企业标准，进行验证，然后贯彻实施；并由相关部门针对无铅工艺的具体实施情况进行标准化，使无铅焊接在使用过程中做到有法可依。

　　无铅工艺实施建议：

　　1、无铅焊接作为新工艺在实施过程中会遇到许多问题，须做好详细的工艺实施记录和质量记录，这是今后解决问题的依据；

　　2、保证基板和丝网的一致性，选择印刷精度较高的自动焊膏印刷机，保证焊点覆盖焊盘的覆盖率达90％以上；

　　3、由于无铅焊接的自对中能力较差，为了保证元件焊接位置的正确性，须选用贴片精度在±0.05mm的全自动贴片机；

　　4、需选用8或8个以上温区，控温精度在±2℃范围内的回流焊炉，有条件的最好选用氮气保护焊接，对不同型号产品，要对应不同的温度曲线；

　　5、　手工补焊时所用的烙铁温度应该有所提高，但要注意焊接时间的掌握，防止元件因焊接温度过高、焊接时间较长而产生失效；

　　6、　在SMT的生产工艺中，对质量起着关键作用的是焊膏印刷工序，对此工序的质量状态和焊膏参数，要严格进行控制，以保证后工序的正常进行。

　　无铅工艺实施的注意事项：

　　1、　焊膏使用和保存，严格按供应商的要求执行；

　　2、　对无铅元件，要进行可焊性检验，超过规定库存期限，复检合格后才能使用；

　　3、　由于无铅焊接的抗拉强度比有铅焊接要低，在焊接完成后的转运过程中，要防止碰撞、叠放，以防止焊点受损。

(作者：唐畅 阮建云  成都旭光科技股份有限公司)