五、 过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题
1、 问题举例
(1) 有铅工艺也遇到了无铅元器件有的SMT加工厂,虽然还没有启动无铅工艺,但是也遇到了无铅元器件,特别是BGA/CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了,因此采购不到有铅器件了,这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕,因为可以通过提高焊接温度,一般提高到230-235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺,因为目前过度阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用,其可靠性还是可以被接受的。但是最糟糕的是无意中遇到了无铅元器件,生产前没有发现,生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺,结果非常糟糕,因为有铅焊料和无铅焊端混用效果最差。
(2) 有铅工艺也遇到纯Sn热风整平的PCB。
  这种情况也是在无意中发生过,结果由于焊接温度不够造成质量问题。
(3) 波峰焊问题
  波峰焊问题比较多,例如目前有铅工艺遇到无铅元器件;无铅工艺的插装孔,导通孔不上锡;分层LIFT-OFF现象较严重;桥接、漏焊等缺陷多;锡锅表面氧化物多。。。。。
2、 解决措施
(1) 备料
  备料要注意元器件的焊端材料是否无铅,如果是无铅元器件,一定要弄清楚是什么镀层材料,特别是BGA/CSP和新型封装的器件,例如LLP等(有铅工艺也要注意)。
  目前无铅标准还没有完善,因此无铅无器件焊端表面镀层的种类很多,例如日本的元件焊端镀Sn/Bi层,如果焊料中含有铅,当铅含量<4WT%,Bi会与Pb形成93℃的低熔点,影响产品可靠性,因此镀Sn/Bi的元件只能在无铅焊料中使用。
(2) 物料管理
  对于有铅、无铅两种工艺并存的企业,务必注意制造严格的物料管理制度,千万不能把有铅、无铅的焊膏和元器件混淆。
(3) 无铅印刷要提高印刷精度
  加大模板开口尺寸:宽厚比>1.6,面积比>0.71
(4) 提高贴片精度
(5) 严格控制温度曲线,尽量降低峰值温度;
对潮湿敏感元件进行去潮烘烤。
(6) 复杂和高可靠产品采用耐高温的PCB材料(FR5或其它)
(7) 在N2中焊接比在空气中焊接的质量好,尤其波峰焊采用N2可以减少高温焊料氧化,减少残渣,节省焊料。或者加入无铅锡渣还原粉,将产生大量的残渣还原后重复利用,但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。

六、有铅向无铅制程转换过程中成本控制
  在有铅向无制程转换过程中成本控制主要从机器成本和制程材料消耗成本两方面考虑。
  目前相当多的企业已购置有铅焊接工艺所使用的机器(波峰焊)在各种性能及操作性方面已经接近无铅焊接的工艺要求,将现在所使用的机器关键部分的部件材质及尺寸作出对应的改造即可继续使用在要求不是十分高的电子产品加工工艺当中。
普通波峰焊机改无铅波峰焊机可行性分析
普通锡和无铅锡的焊接温度区别:
a普通锡的焊接温度245℃
b无铅锡的焊接温度270℃
普通锡和无铅锡的焊接用助焊剂预热温度区别
a普通锡的焊接用助焊剂预热温度90℃
b无铅锡的焊接用助焊剂预热温度110℃
普通锡和无铅锡的金属成分区别
a普通锡的金属成分Sn/Pb
b无铅锡的金属成分主要是Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu
普通锡和无铅锡的焊接设备要求区别 :
普通锡的焊接设备要求
无特别要求:
无铅锡的焊接设备要求
a要求机器当中与锡接触部分本身不能含有铅的成分.
b要求无铅锡的熔炉能够耐腐蚀的性能较好.
c要求机器的冷却速度较快
综合以上要求其对应措施如下
1.机器的材料采用钛合金材料
2.机器的预热区长度和机器使用的速度成一定比例
3.和无铅助焊剂有接触的部分采用不含铅成分材料制成
4.将机器的冷却部分改为冷气机或将冷却风扇的数量加多

锡炉改造后效果
a完全满足无铅工艺制程各方面的要求
b生产速度和改造之前基本相同

结论
  将原来的普通波峰焊机改造成无铅波峰焊机是完全可行而且是节约成本的两全之策 .
材料消耗方面
  目前无铅工艺当中采用的钎焊料相对比原来的焊料成分方面锡的含量增大很多,其合金成分相对有很大的提升。在生产加工过程中,其锡渣的产生量比原来普通焊料的产生量也有很大幅度的提高。如果能将锡渣的产生量降低则对于材料消耗方面的成本控制是有益的。
  锡渣主要是锡在高温环境下和氧气发生反应产生的氧化物,通过物理高温搅拌可以将大部分的锡氧分离(即锡渣还原),将分离的锡重新使用,也可利用化学置换还原反应将锡渣中的氧分子置换后还原成纯锡而重复使用。
  每个工厂可根据自身的机器及工艺安排等方面综合考虑得到较好的无铅化的道路。