BGA无铅焊接技术简介

BGA无铅焊接技术简介

 铅（Pb），是一种有毒的金属，对人体有害。并且对自然环境有很大的破坏性，出于环境保护的要求，特别是ISO14000的导入，世界大多数国家开始禁止在焊接材料中使用含铅的成分，即无铅焊接（Leadfree）。
无铅焊由无铅焊料、无铅焊接工具、无铅焊接环境三部分组成，而这三部分中的每一项对于无铅焊接的成功与否都是至关重要的。
一．  无铅焊料：
与传统的含铅焊料相比，无铅焊料的原理就是由一些合金混合物来替代原有的铅，其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。
以Sn/Ag合金为例，其熔融温度为221摄氏度，高于含铅焊料的熔融温度183摄氏度，而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu熔点为218摄氏度、Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。
二．  无铅焊接工具：
无铅焊接工具与以往含铅焊接相比，生产设备方面不会有太多的改变，而对于返修工艺来说，将面临更大的挑战。
如前段无铅焊料中，已提及无铅焊料的原理就是由一些合金混合物来替代原有的铅，而这些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易氧化物，其氧化物CuO2与Cu相比硬度降低，就如同氧化铁（铁锈）。一旦无铅焊料中的Cu在焊接过程中焊接时间过长，就容易造成被氧化，最终会成为产品质量的缺陷。
由此可以得出结论，焊接过程越短，焊接质量就越为可靠！
在目前市场上有多款面向于无铅焊接领域的烙铁.
1．  4种烙铁头的温度都设在329Co，每个烙铁头连续完成10个焊点，每个焊点的温度达到同样的温度232Co时，完成下一个焊点。
当10个焊点都完成后，记录每种烙铁所用的全部时间如下：
METCAL——150秒  PACE——204秒
WELLER——245秒  HAKKO——316秒
该试验表明，METCAL烙铁所用时间最短，说明其功率输出效率高，比HAKKO的速度快一倍以上。
2．如果使这4种烙铁都保持同样的焊接速度，即使每一个烙铁所用时间都保持在150秒，其它烙铁就必须升高烙铁头的温度，而METCAL烙铁仍维持329Co的温度不变：
METCAL——150  秒——329  Co  PACE——150  秒——349  Co
WELLER——150  秒——380  Co  HAKKO——150  秒——409  Co
我们可以得出结论，Metcal  SP200的升温速度比其它至少快25%，而比Hakko926ESD则要快一倍以上。
无铅焊接虽然对焊接工具提出了更高的要求，但经实验我们发现部分无铅烙铁已经能满足现有无铅焊料的要求，使用Metcal烙铁更能有效的防止焊接过程中氧化现象的产生，确保了无铅焊接的可靠性。
三．  无铅焊接环境：
无铅焊接环境是指在无铅焊接过程中，对无铅焊接成功与否造成决定性因素的一些周围环境。较为典型的例子，就是在无铅回流焊、无铅波峰焊、无铅芯片级返修过程中是否有氮气保护。
在前段无铅焊接工具一节中提到的金属物的氧化现象的产生，正是由于在焊接过程中有氧气的存在，而氮气保护正能避免该现象的发