无铅焊接工艺范文10篇

无铅焊接工艺范文篇1

铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。

1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。

2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。

3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。

以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。

二、工艺窗口

简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。

如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。

无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。

三、工艺设置

回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。

工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。

器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。

四、工艺管制和监控

以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。

时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。

1．对故障的改正成本高；

2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；

3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；

4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；

5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；

6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。

较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？

我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。

这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：

1．100%不间断的检查；

2．实时测量和监督；

3．提供预警；

4．完整的纪录方便质量跟踪；

5．完整的报告可以提高客户的信心。

除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。

当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”

无铅焊接工艺范文篇2

铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。

1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。

2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。

3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。

以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。

二、工艺窗口

简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。

如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。

无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。

三、工艺设置

回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。

工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。

器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。

四、工艺管制和监控

以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。

时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。

1．对故障的改正成本高；

2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；

3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；

4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；

5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；

6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。

较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？

我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。

这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：

1．100%不间断的检查；

2．实时测量和监督；

3．提供预警；

4．完整的纪录方便质量跟踪；

5．完整的报告可以提高客户的信心。

除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。

当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”

无铅焊接工艺范文篇3

关键词：印制电路板；焊接缺陷；无铅焊接技术

从本质上讲，焊接工艺属于一项化学处理工艺，不同的焊接对象拥有不同的焊接工艺，焊接时所使用的化学原理也会不同。印制电路板可以将电子产品中的电子元器件相互连接，使其成为完整的电路系统，随着电子产品的发展，印制电路板结构越来越复杂，在焊接过程中人们难免遇到各类焊接缺陷，需要额外重视，并采用有效的措施降低焊接缺陷发生概率。

1印制电路板的焊接缺陷

1.1印制电路板设计不合理导致的焊接缺陷。电子产品中印制电路板的大小规格不同，人们在焊接时需要将印制电路板进行后期制作，防止其对焊接工艺造成影响。如果印制电路板尺寸过大，焊接时就会有较长焊接线条，进而影响印制电路板声抗与阻抗，不利于印制电路板在电子产品中使用性能的提高。不仅如此，如果印制电路板尺寸较大，焊接线条增加，将会给印制电路板带来更高的生产成本，不利于生产企业经济效益的提高。相反，如果印制电路板尺寸过小，将会加大焊接工艺的难度，且相邻的焊接线条之间会互相产生干扰，例如电磁干扰。针对印制电路板因设计不合理存在的焊接缺陷，要求设计师在设计印制电路板尺寸的时候，加强对电路板的优化设计，结合自身设计经验，根据印制电路板的布局与结构，避免缺陷问题再次发生[1]。1.2印制电路板上孔可焊接性造成的焊接缺陷。印制电路板孔的可焊接性会直接影响电路板的焊接质量，也会影响其他元器件性能参数，不利于元器件性能提高。如果焊接孔的焊接性较差，将会影响电路板层之间的稳定性，不利于层与层的稳定性。分析影响印制电路板上孔焊接性能的因素，具体如下。1）焊料组成成分。这是影响印制电路板焊接性能的关键性因素，当前人们经常使用Sn-Pb和Sn-Pb-Ag两种焊接材料成分，要求焊接人员结合自身工作经验科学选择焊料。虽然很多焊料组成成分相同，但是不同厂家生产下，焊料焊接性能也会不同，原材料的选择和机械设备的使用都会影响焊料中的杂质情况。2）被焊料。这是印制电路板焊接工艺中的受体，被焊料的状态也会影响焊接质量。不同印制电路板焊接属性自然不同，企业需要根据其属性应用相应的焊接工艺。例如，如果焊料表面有杂质污染，在焊接时就会将杂质融入焊料，将其保存在焊接线条内部，不利于延长印制电路板的使用寿命。3）印制电路板焊接条件。焊接的过程也是物质发生化学变化的过程，原料在不同的反应条件下会有不同的物质状态，如果焊料与被焊料相同，但是焊接条件不同，将会导致焊接结果不同。如果人们无法选择恰当的焊接条件，将会导致焊接缺陷发生。例如印制电路板焊接温度，如果温度过高，将会导致印制电路板被烧毁，使电路板失去电子属性，影响电子产品的使用性能[2]。1.3印制电路板变形造成的焊接缺陷。从电脑或者电子产品中直接拆卸印制电路板下来，就会发现电路板上经常有弯曲现象。造成印制电路板变形弯曲的原因有很多，例如印制电路板上下温度不够均匀，或者元器件在印制电路板上重量分配不均匀。如果印制电路板严重变形，将会导致焊接缺陷发生，焊接的时候焊接部位会有明显的凸起现象或凹陷现象，凸起的部分在焊接时变成了薄焊，该部位不牢固，印制电路板长时间应用后焊接效果会下降；凹陷的部位导致焊点无法与其接触，最终在印制电路板上形成了空焊现象，长时间使用后也会面临失效问题。与上文提到的两种焊接缺陷相比，印制电路板变形本身就是一种焊接缺陷，无论焊接时散热是否正常，焊接时产生的热量都会导致印制电路板发生不同程度的变形。因此，面对这一现象，人们需要从印制电路板原材料入手，以保证印制电路板使用寿命为前提，尽可能的选择刚性强、不受温度影响的材料作为焊接的材料，同时改进外部焊接环境，提高印制电路板的焊接质量，提高焊接工艺中的散热效率，尽可能的降低焊接缺陷发生概率。

2无铅焊接技术的实践应用

2.1再流焊接。伴随着电子产品体积的不断缩小，产品重量减轻的同时，功能不断增强，为了遏制焊接缺陷的发生，人们使用无铅焊接技术提高印制电路板的焊接质量。其中再流焊接技术最为常见，人们对印制电路板进行无铅化电子组装时，无论是贴片工序还是铅工艺都没有太多区别，而再流焊接、印膏以及检测工序有着独特的工艺特点。印制电路板的无铅焊料中，成分主要为SnAg和SnAgCu，其熔点比传统的焊接材料低11℃。无铅焊膏与共晶SnPb焊膏相比，工艺特性显示，但是前者的流变性、粘性以及使用寿命更加优秀，无铅焊膏密度比较小，金属颗粒较小，可以有效抑制印制电路板在焊接中存在凹陷或者凸起等缺陷。与传统的焊接工艺相比，无铅再流焊接的升温时间比较长，需要提前将炉子预热，且无铅焊膏熔点高，焊接时峰值温度高，工艺窗口小，因此人们需要严格控制焊膏的温度和焊接时间。可以使用红外辐射和强制热风对流的方式进行焊膏加热，同时使用氮气作为焊接工艺时的保护气体，提高无铅焊膏的润湿性与可焊性。由于无铅焊接中，焊点的外观看起来暗淡没有光泽，且手感粗糙，润湿角不如传统的圆润，在检测时人们需要对炉后AOI和人工检测进行修改，确保无铅焊接技术的焊点标准符合印制电路板焊接需要。为使电路板美观且容易焊接，尽可能将元件进行平行排列，这样也有利于进行大批量生产。电路板设计的最佳比例应该为4∶3的矩形。导线宽度应该尽量均衡，防止布线不连续。应该避免使用大面积铜箔，防止其在电路板长时间受热时发生膨胀和脱落的现象。2.2手工焊接。手工焊接时，人们会选择成本比较低的SnCu焊料，建议将烙铁的温度控制在370℃以上，不超过400℃，手工焊接时需要科学选择电烙铁。如果是功率超过60W的恒温烙铁，为了使印制电路板达到焊接温度，防止长时间高温焊接时对印制电路板的元器件造成损伤，可以使用该恒温烙铁，保持PCB性能，避免烙铁头因为温度过热损伤烙铁，或者在焊接中出现飞溅问题。建议选择质量可靠的烙铁头，且烙铁头表面应带有防护镀层，防止高锡含量的焊料对烙铁头造成腐蚀影响。建议选择回温性能良好的电烙铁。由于焊接时烙铁头热量也会传递到印制电路板焊盘上，烙铁头温度下降，如果其回温性能不强，拖焊到焊点时，烙铁头温度严重不足，将会产生拉尖问题。相比之下，如果烙铁回温性能好，当温度下降时，烙铁头会重新补充热量，提高温度，让烙铁头温度保持在稳定状态，从而每一个焊点都能在控制区完成焊接。一般情况下，烙铁头的尺寸不会影响印制电路板元器件，建议选择可以和焊点接触的几何尺寸的烙铁头，从而提高印制电路板焊接效率[3-4]。

3总结

印制电路板在生产与制造进程中，焊接工艺是一项重要工序，其焊接质量将会直接影响印制电路板的使用性能，并关系到电子产品的使用寿命。因此，人们需要从优化印制电路板结构设计、降低印制电路板变形、改进印制电路板孔的可焊性入手，降低焊接缺陷发生概率，提高印制电路板的合格率。

参考文献：

[1]岳德周,张记伟,韩超.电子设备工艺缺陷与可靠性、维修性分析[J].无线互联科技，2018，15(12)：69-70.

[2]王兆雅.浅析印制电路板的焊接缺陷[J].科技与企业，2014(11)：337.

[3]吕长平.印刷电路板焊接缺陷分析[J].电子工程师,2001(6)：57-58.

无铅焊接工艺范文篇4

[关键词]混装电路板；焊接工艺；技术

1混装电路板焊接工艺方法分类

第一，焊接技术中最常见的就是手工焊接，这一种焊接方法兼具优点和缺点，使用手工焊接方法的时候对于电路板的工艺有很强的适应能力，并且在使用的时候有非常强的组织灵活性，并且在进行施工的时候消耗的成本较低，对于单件小批量的生产是非常适用的。但是在使用手工焊接工艺的时候对于焊接工人的技能水平有很高的要求，但是多数工人在施工的时候常常无法做到高质量的操作，除此之外，使用手工焊接的方法在处理BGA元件、高密度的QFP元件以及0603以下的CHIP元件的时候无法做到精湛操作，导致混装电路板的质量下降。另一种常用的焊接方法就是回流焊接的方式，在使用回流焊接的方法的时候，能够提高焊点的质量，并且实现较高的一致性，并且在大批量生产的时候，回流焊接的方法能够确保焊接的进度和质量，有效的降低焊接的成本，并且使用回流焊接的方法的时候可以有效的处理SMT元件，但是此类方法在处理小批量生产的时候经济效率差，所消耗的成本较高，除此之外，回流焊接的方法没有办法对焊接耐热性进行高质量焊接，导致回流焊接的方法不能全面的应用在小批量的生产之中。第三种常用的混装电路的方法就是波峰焊的焊接方法，使用这类焊接方法的优势就在于高效的处理焊点质量，并且使得混装电路的一致性很高，对于焊接的质量有非常高的保障，并且在大批量的生产中确保混装电路的进度以及质量，有效的降低混装电路的成本，但是同回流焊接一样，在处理小批量焊接电路的生产的时候，会消耗大量的成本，焊接的工艺在一定程度上变得更加的复杂，无法有效的处理BGA元件、高密度的QFP元件，并且在施工PCB设计的时候常常不能合理的处理“阴影”的效应。

2混装电路板焊接工艺技术

在对混装电路实施焊接工作的时候，应当按照一定的步骤进行，根据混装电路的生产条件以及未来的应用设置焊接的环节，促使焊接的工作在各个环节都得到质量的保障，下文简述了混装电路板焊接工艺的步骤：首先，一定对混装电路的焊接材料进行恰当的准备，在使用手工焊接的时候，一般需要准备丝状焊料，焊料丝的直径应当确保焊点是否与要求所匹配，常见的树脂基钎剂一般选用的是R（纯树脂基钎剂）或者是RMA（中等活性的树脂基钎剂），例如：丝S-Sn63PbAΦ1-R-1GB/T3131-2001，即用Sn63Pb37焊料制造的，直径为1mm，钎剂类型为R型的树脂单芯丝状焊料。其中当前的SMT焊接工艺材料总体正朝着环保型的状态发展，常用的是SnPb合金焊接材料，并且是免清洗、不含挥发性有机物、无松香型等等，并使用PCB清洁度的有效整理方式处理PCB的污染残留，使得焊接材料能够在准备阶段达到最佳的效果。为了使得焊接的时候更加的方便以及容易，还经常会选择含微锑（Sb）、含微铋（B）i的焊料，以此来加强材料流动性，使得焊料能够在表面张力的作用下增强湿润能力，降低焊接的温度，有效的降低了生产过程中出现的预热状况，并且使得零件端面溶蚀等问题得到有效的处理，同时还能使得混装电路的修补以及拆换零件的作业更加的方便，简单易操作。其次，在准备好了焊接材料之后，需要做好焊前预热的工作，这项工作能够充分的发挥丝状焊料中的树脂芯钎剂的活性，这些能够有效的避免PCB焊锡的过程中出现影响PCB的润湿以及焊点的形成，这使得PCB在焊接前就达到了一定的温度，避免受到热冲击导致混装电路板出现翘曲变形的状况。在进行焊接工作的时候，有效的控制焊接的温度，焊接的温度对于混装电路有非常重要的作用，当焊接的温度很低的时候，焊料的扩展率、润湿性等都会受到影响，并且较低的温度会使得焊盘或者是元器件的焊端湿润不充足，因而就会产生虚焊或者是拉尖、桥接等缺陷；而当焊接的温度较高的时候，就会在焊接的过程中加速了焊盘、元器件，这导致元器件引脚以及焊料产生了氧化，这些都会导致虚焊的状况，上述这些焊接质量问题对于混装电路板的使用有很大的影响，因此在焊接的时候需要严格的控制焊接的温度。在焊接贴片元件的时候，焊料应该加在烙铁头、焊盘和元件的电极之间，这样烙铁头的移动速度就由焊接时间确定，使得焊料在电极的覆盖高度在一定的范围之内，也能够将烙铁头的温度控制在260℃加减10℃的范围内，并且保证焊接的时间不会超过2s，这一过程中，若无法在规定的时间内完成焊接的任务，这就会导致焊点无法在规定的时间内冷却，也没有办法及时的进行再猜焊接的工作，这对于修复焊接的工作有很大的影响。最后，在进行焊接插装元件的时候，应当在烙铁头之前加热焊盘，使得焊盘被充分的预热，之后在烙铁头和焊盘的结合处加入部焊料，使得焊料能够充分的结合，以此覆盖整个焊盘，形成凹形的焊锡轮廓线，为之后的真正的焊接工作打下坚实的基础。在使用回流混装电路焊接的时候，结合PCB的典型布局形式，在PCB的B面布局质量较小表面贴装片式元件，在PCB的A面布局BGA、QFP器件、DIP器件、通孔接插件、电阻和电容等，即正面使用表贴和通孔元件混装，B面采用表面贴装的形式。在试验板上选择无铅BGA，其他的元件是有铅元器件，焊料选用OL-107E有铅焊料。在设置回流焊接曲线时，采用有铅制程下有铅、无铅混装工艺，将峰值温度提高到228℃～235℃之间，液相线上温度的时间为50s～60s，使BGA上的无铅焊料能充分回流，又能避免过高温度对有铅器件的热冲击，得到良好的回流焊接效果。对于回流混装电路质量的检验，BGA器件多为焊球大小均匀，经过偏角测试检验，并且使焊球呈现鼓形，且QFP器件是能够形成良好的湿润，呈现出质量较高的焊点。

3总结

焊接工艺对于电子产品的设计以及应用有非常重要的作用，在进行焊接的时候有许多需要重点注意的焊接步骤，尤其是在进行焊接的时候需要重视混装电路板的准备工作，对于焊接的温度、焊接方法的选择、焊接所使用的材料等进行优化以及调整，使得焊接工艺的技术参数能够有效的控制焊接电路的最低温度以及混装电路质量，以此来确保电子产品的质量。

作者:毛含冰 单位:凯迈（洛阳）电子有限公司

[参考文献]

无铅焊接工艺范文篇5

摘要:指出了产品供应链的系统传导作用为绿色技术在企业群落中的扩散提供了自然和充分的系统动力,绿色技术在物质流和信息流两个层面上的扩散是这种动力作用的具体反映。继而,运用演化博弈数学模型对绿色技术扩散的动力渠道问题进行了分析。研究认为,市场诱致作用下的“交易传染型”和“成功主体模仿型”是绿色技术在企业群落内得以高效扩散的两类最重要的动力渠道,反应了企业个体实施绿色技术变革的内在动机。在两类动力渠道的作用下,企业的清洁生产意愿得以强化,绿色技术转换环境得以改善。

关键词:绿色技术;扩散层面;动力渠道;市场诱致

1引言

绿色技术(GreenTechnologies)或称清洁技术工艺(CleanTechnologiesandCrafts)是指能减少环境污染、节能降耗的技术、工艺或产品的总称,从经济学意义上看,绿色技术的应用是为了使整个产品系统(或生命周期)的内部、外部成本总和最小化,具有明显的正外部性效应。根据绿色技术进化程度以及与环境的匹配情况,可以将绿色技术分为三个层面:末端治理技术、清洁技术工艺、绿色产品制造[1]。末端治理技术是在生产的最后环节消除生产过程中产生的污染;清洁工艺注重在生产过程中合理利用资源、减少污染;绿色产品是从设计、研发、生产、销售的全过程来节约能源,预防污染。

从外在来看,绿色技术的扩散与应用是企业群落可持续产业模式最重要的特征之一,群落系统内大多数企业采用清洁生产技术减弱对环境的负面影响、开展废弃物资源化活动、企业投入专用设施与其他企业建立工业共生合作(工业废物或副产品的交换利用)等。从内在来看,绿色技术实际上是促进企业生态化经营,进而推动整个群落生态化演进关键的知识(技术工艺)与物质(材料设备)保证。企业的绿色技术应用究竟发生在哪一层面和环节、绿色技术在群落中是通过何种渠道和方式来扩散和应用的,所有这些都是市场调节、政府管制下的企业自主决策结果。其中,企业所处供应链系统的自发传导作用、迫于外部压力的信息共享、为了获得市场竞争力的策略反应等因素,是绿色技术在企业群落内得以扩散与应用的主要系统动力。

2供应链传导作用下的绿色技术扩散

绿色技术在企业群落中的扩散与应用,可以从产品供应链系统传导活动中的物质流和信息流两个视角予以观测与解释。

2.1物质流层面的绿色技术扩散

物质流层面的技术扩散表现为:在产品供应链系统传导活动中,当下游企业获得上游企业提供的清洁替代能源、原料和中间产品后,下游企业的整个产品系统(从产品设计、生产直至终端消费使用)随即也就具备了生态化品质。

这是因为,绿色产品制造本身就被视为绿色技术第三种层面上的技术扩散[1],在绿色中间品、产成品被制造和输出的同时,绿色技术实际上也就在扩散了。例如,下游厂商购买了来自上游供应商的“光伏发电系统”(可以利用太阳能的整套发电系统),由于“光伏发电系统”没有机械运动部分,无污染、无噪音,当下游厂商用这套清洁能源装置为本企业的生产系统提供清洁、可再生动力时,下游厂商的生产活动也就自然具备了清洁技术工艺特征。在此,绿色技术伴随产品绿色供应链系统的传导活动得以有效扩散[2]。

同样,企业群落中的横向生态耦合链接关系也同时伴随着绿色技术的创新与扩散,如图1的虚线框所示:被观测企业出于“三废”综合利用、环境保护的考虑,将其产生的副产品———“工业排泄物”进行无毒化、无污化和原料化处理,出售给关联的、处于“工业食物链”下游的企业作为工业原料使用,被观测企业这一举措本身就内含绿色技术的利用或创新。另外,在对潜在成本与潜在收益权衡的基础上,处于相同“食物链”的上、下游企业会在绿色技术扩散问题上达成交易。反过来,在满足潜在收益大于潜在成本的前提下,来自“食物链”下游企业的绿色供应需求(可循环使用、无公害原材料、低耗能产成品)、第三方的法规监管,均能促使被观测企业从其上游企业或者科研机构(多数是政府支持的)购买、获得清洁技术工艺[3]。在此,绿色技术在横向生态耦合中得以扩散。

2.2信息流层面的绿色技术扩散

信息流层面的技术扩散表现为:当企业迫于某种“现实性压力”(技术、成本、消费者偏好、法规管制等)提升产品系统的生态品质(资源节约、清洁环保)时,就会在产品的设计阶段考虑清洁能源、环保材料的技术替代问题,因此对其上游供应商提出了“绿色供货”

需求信息。为了维系与传统客户的供应关系,上游供应商按下游顾客的“绿色”供货需求,向其提供清洁替代能源、原料和中间品。在此,下游厂商的清洁生产活动信息、绿色产品需求信息促进了上游供应商的绿色技术应用与开发,这里呈现出信息流的顺向或逆向运动(图1中虚线指示的方向)。

绿色信息流更为重要的促进作用是:在控制成本、强化市场反应能力、提高垂直分工效率的战略考虑下,群落中规模大、实力雄厚、对群落经济起带动和主导作用的企业,通常会将绿色创新技术(如替代材料生产工艺和使用技术)有偿或无偿转移给上游供应商使用。

下面将通过对国内OEM电子产品企业在无铅焊接技术上合作的案例来说明这一现象①(见图2)。

在电子产品的生产过程中,应用无铅焊料可以杜绝产品报废后和报废处置过程对环境(水系、土壤)形成具有毒害作用的铅污染。随着欧盟2003年颁布电子废弃物管理指令(RoHS)后,在欧盟市场上销售的电子产品都必须在欧盟设定的时间期限内(2007年以前)实现无铅化生产。在此压力下,国际知名品牌电器商出于成本控制、提高跨国垂直分工效率的考虑,早在2003年欧盟法令颁布后就着手对中国境内的OEM(贴牌制造)企业进行无铅焊接技术培训,从而将这项在中国基本空缺的清洁技术工艺转移、扩散给中国的电子产品生产企业。国内的OEM电子厂商大多集聚于同一专业生产地带,如广东的深圳、东莞、惠州,上海、苏州、常州等长江三角洲地带。群落的聚集效应为同类企业之间进行技术工艺、管理方式的比较、揣摩、模仿,甚至内部交流提供了便利的条件。

另外,OEM电子厂商同样是为了提高垂直分工效率,直接将学习得来的无铅焊接工艺(免费)转移、传授给自己的供应链上游企业———集成电路板、电子元件、板卡等群落内或附近的国内电器材料供应生产企业,而这些电器材料生产企业为了保证无铅焊接电子元件的阻燃性、耐高温性能,又与无铅焊料供应商在技术上进行着频繁的沟通,进一步促进了无铅焊料生产厂商的绿色工艺技术水平。

3绿色技术扩散动力渠道分析

基于市场诱致的绿色技术扩散的动力渠道主要可以分为:“交易传染型”和“竞争模仿型”两类模式。

3.1“交易传染型”绿色技术扩散

在被观测企业A的前向和后向供应链上(图1的横向线框所示),企业A对清洁工艺的采纳会通过与其上、下游企业的交易关联,促进绿色技术的运用和扩散。另外,在企业间的横向生态耦合过程中(某一企业的副产品成为另一企业的生产原料,如图1的纵向线框所示),处于“工业食物链”下游的企业对上游“排泄物”的原料化利用行为也衍生出绿色技术的交易和扩散,这类扩散模式可以称之为“交易传染型”扩散。交易传染型绿色技术扩散的实现机理可以通过应用“传染复制”总体博弈演化模型予以解释[4~10]。

(1)“传染复制”演化模型说明企业群落中所有的企业被理解为一种群落总体I。

不同的企业个体i之间发生交易关联(“遭遇”)的情况是一个不确定的随机事件,总体中的个体出现在不同交易项目(产业供应链关系或者工业共生关系)上的概率bi(x)被假定服从泊松分布。

当某个企业个体在某个具体交易项目上“遭遇”

到具有“绿色需求”的交易伙伴时,所采用的策略主要有两种:其一,采纳策略h(如迎合交易伙伴的“绿色需求”,采用新技术改善产品的生态品质,向客户方提供节能、清洁型原材料或设备);其二,不采纳策略r(依然因循传统生产工艺)。

假定每个具有“绿色需求”的企业都是一个实际的h策略者,而每个仍然因循传统生产工艺的企业都被暂时作为r策略者对待。

当前企业群落中持有h策略的企业比例(流行度)为xih,持有r策略的企业比例为xir,一个h策略者与一个r策略者彼此遭遇的概率为bi(x)xihxir(对任何h,r∈Si,Si为策略集)。在此,策略具有传染性,r策略者变成h策略者的概率为phir(x),而h策略者变成r策略者则反过来。

假设在统计上是独立的,可以发现:当(h,r)对“遭遇”时,它们变成(h,h)的概率为phir(x)(1-phih(x)),变成(r,r)的概率为prih(x)(1-phir(x)),其他情况下则成为(h,r)对或者(r,h)对。第一种情况下,h策略者数量增加一个,r策略者数量则减少一个;第二种情况则正好相反。在后两种策略组合对中,企业总体中采纳绿色技术与因循传统技术的企业比例保持不变。

(2)基于交易的绿色技术“传染复制”

通过以上的说明和定义,可以得到一个基于流行病学的绿色技术采纳企业的“生殖能力”动态预期:x·ih=bi(x)∑k∈SIxir[phir(x)(1-prih(x))-prih(x)(1-phir(x))]xih=bi(x)∑k∈SIxir[phir(x)-prih(x)])xih(1)公式(1)这个流行病学(统计力学)模型被视为传染性复制子,这里可以假定传染概率phir(x)是采纳策略h平均收益ui(ehi,x-i)的增函数;是不采纳策略r平均收益ui(eri,x-i)的减函数。对某个在第一自变量ui(ehi,x-i)上递增、在第二个自变量ui(eri,x-i)上递减的函数(Lipschitz连续)来说,令:phir(x)=δi[ui(ehi,x-i),ui(eri,x-i)](2)prih(x)=δi[ui(eri,x-i),ui(ehi,x-i)](3)因此,(1)式可以改写成:x·ih=bi(x)[∑k∈SIxir(δi[ui(ehi,x-i),ui(eri,x-i)]-δi[ui(eri,x-i),ui(ehi,x-i)])xih](4)从式(4)中可以看到:类似许多动态演化一样,这种流行病学动态成为企业选择纯策略(采纳绿色技术或者不采纳绿色技术)的依据,即企业群落中实施清洁生产工艺的流行度xih的变化率x·ih在“绿色遭遇率”

bi(x)(在供应链关系活动中遇到“绿色需求”企业的几率)不变的情况下,主要取决于企业策略转变(生态化技术变革)的收益差。由此可以发现,绿色技术在群落内部得以扩散的根本机理是:企业的自利考虑以及市场机制的诱致作用———采纳清洁技术工艺可以维系与“绿色需求”客户企业的商业交往,所获收益要高于因循传统工艺、有可能失去交易机会的不采纳绿色技术策略r。在现实中,“传染型”绿色技术扩散的具体渠道主要有:A实施清洁工艺生产属于工艺型绿色技术革新,而不是采用末端型治理技术,因此在产品的设计阶段就强调绿色替代原料的应用,对上游供应商提出了“绿色供应”要求,促进了上游企业开展绿色制造,从而间接刺激了其实施绿色技术的采纳和创新。例如,通用电气公司要求与其有合作关系的所有供应商企业都必须自觉遵守环境法规,做到达标排放,而且所供原材料必须具备环境友好品质,这使得那些希望维系与通用商业关系的供应商必须采纳绿色技术工艺来满足通用的“绿色需求”。

A采用清洁工艺生产出的绿色产品系统提供给下游企业,使得下游厂商的生产具备了清洁品质。而接受A的绿色产品系统必然导致下游企业对传统生产工艺进行绿色变革,因此绿色技术得以有效扩散。

A与上下游企业之间就绿色创新技术资源的受让问题达成交易。出于获得垂直分工利益的考虑,A将自身的绿色创新技术有偿或无偿提供给上游企业以获得绿色原料的供应保证,或出于引导消费和开发市场的需要,将技术提供给下游企业使其具备应用A企业绿色产品系统的能力。还有一种可能性就是,A具有强大的技术研发能力和独立的研发部门,绿色创新技术转让本身就能实现可观的经济效益,即转让的潜在收益远大于潜在成本。

居于“工业食物链”下游的企业能够以A的“工业排泄物”为生产原料,说明企业之间构筑了事实上的产业生态链接,即前文所指的企业横向生态耦合。在这种主导产业链活动衍生出的横向生态耦合关联中,处在相同“食物链”的上、下游企业会彼此促进对绿色技术的运用,如FutureGen项目中的煤炭气化产生的二氧化碳被用于强化采油(EOR)。另外,双方也可能在绿色技术转让问题上达成交易。例如,上游企业为了降低成本会把对“三废”的处理从其生产边界内排除,而下游企业在有利可图的前提下会自愿选择“三废”

治理和综合利用业务,在此过程中同样可能伴随着相关技术的交易转让。

3.2“成功主体模仿”型绿色技术扩散

在企业群落中,绿色技术有效扩散的另一种重要途径,是通过群落里生产相同或同类产品的企业之间的市场竞争实现的。其中,模仿成功的“绿色企业”的做法是清洁生产技术工艺得以有效扩散的重要途径。

竞争模仿型绿色技术扩散的实现机理,可以通过“成功主体模仿”的总体博弈演化模型予以解释[9~14]。

(1)“成功主体模仿”演化模型说明在研究中,可以假设企业群落总体中选择采纳某种绿色技术策略h(h策略表现为产品系统中较为具体的、某个环节的生态品质改进)的概率phil(x)与企业群落内策略h的流行度xih成比例。持有采纳策略h的企业当前收益越高,该比例就越大。

ωir[ui(ehi,x-i),x]>0用来表示企业群落总体I中反思策略l者(l策略是指因循传统生产工艺的做法)赋予纯策略h的权重,其中ωir为一个(Lipschitz连续的)函数,它在第一个自变量(收益)上是严格递增的。

(2)基于成功模仿的绿色技术选择通过以上的模型说明和变量定义,可以得到企业个体采纳某种绿色技术策略h的概率为:phil(x)=ωil[ui(ehi,x-i),x]xih∑k∈Siωil[ui(eki,x-i),x]xik(5)在“成功主体模仿”的总体博弈演化中,反思策略的企业个体i未必知道博弈方位置所有纯策略(例如选择变革产品设计方案策略h、选择采用绿色替代原材料策略k、选择清洁节能的加工制造技术策略m、对生产废料的资源再生处理策略g、对产品报废后的回收再利用策略e等)的当期预期收益,对所有的i∈I;企业个体不需要知道当期的总体状态(群落中究竟有多少家企业实施了生态化经营、生态化经营的企业在产品系统的哪些环节应用了绿色技术等);企业个体也不需要知道其他企业个体实施生态化经营的具体收益。但是,企业个体却可以通过了解群落内采用某类绿色技术的企业(这样的企业总体为J,且JI)的总体收益概况,做出是否采用该类绿色技术的决策。

那么,促成企业个体采纳某类绿色技术的系统动力(动态选择情况),可以通过式(5)中的绿色技术策略h选择概率phil(x)、策略的流行度xih与h策略占策略总体收益的比值来予以构造(如式(6)):x·ih=∑i∈Jωil[ui(ehi,x-i),x]xih∑k∈Siωil[ui(eki,x-i),x]xik-1xih(6)同理可以获得其他纯策略的动态选择情况,例如:x·ik=∑i∈Jωil[ui(eki,x-i),x]xik∑k∈Siωil[ui(eki,x-i),x]xik-1xik(7)………

x·ie=∑i∈Jωil[ui(eei,x-i),x]xie∑k∈Siωil[ui(eki,x-i),x]xik-1xie(8)式(6)~(8)说明:在企业群落中,某类绿色技术选择(纯策略)的动态生长主要取决于运用此类技术企业的总体收益概况(企业规模的扩张、市场份额和税收上缴额度的增加等)、运用该类绿色技术的企业比例(技术流行度)两个因素带给企业个体的启迪,在此基础上不同的企业个体会根据各自对x·ih,x·ik,…x·ie值的主观判断进行排序①,以便选择自己的绿色技术模仿点。当某种绿色技术通过模仿机制被采纳后,新的一轮策略选择在同样的机制下又自发持续进行。

假设被观测的A类企业运用绿色技术,尤其采纳的是工艺型绿色技术,其生产排污、耗能耗材情况得以有效的改善,而且其产品系统具有显著的“生产者责任延伸”特征[15],另外A类企业还和位于“工业食物链”

下游企业建立的综合利用其副产品的契约机制。更重要的假设是:由于产品系统的清洁、节约品质被越来越多的责任型消费者和具有“绿色原料”供应要求的下游企业所青睐,因而A类企业的绿色生产工艺以及横向产业生态耦合为其带来了可观的综合效益。

A类企业的成功模式引起了同行业者B的注意,出于竞争的需要,对A类企业产品系统的绿色技术特征进行模仿被纳入了企业B策略选择集中。模仿点主要出现在:产品工艺设计阶段(含替代材料选择)、加工制造阶段、副产品处理阶段、产品报废后的处理与循环利用阶段(该阶段是在传统产品系统基础上延伸出的企业责任阶段)。模仿点可以在产品系统的某一环节出现,也可以是在许多环节上同时出现,这主要取决于企业对模仿成本、资源环境法规约束力度等因素的考虑。模仿点的出现必然导致模仿企业对绿色技术的吸收和运用。

假如模仿点出现在副产品处理阶段和产品报废处理阶段,那么该阶段的绿色技术运用则属于末端治理型技术,事后性与被动性是这类绿色技术实施的特征;假如模仿点出现在产品工艺设计和制造加工阶段,那么企业B采用的是工艺型绿色技术,即注重整个产品系统生命周期内的生态化运作,突出典型的“3R”原则。“竞争模仿型”绿色技术扩散的核心机理在于成功开展生态化经营、获得市场竞争优势的企业对同行业企业产生的启发,其技术来源不一定是创新性技术资源(需要购买),绝大多数可以是成熟的环保节能技术,或者只是在产品的设计中增添了对整个产品系统(生命周期)的环保、耗能品质的考虑。

4市场诱致的绿色技术扩散案例分析

美、日电子企业在无铅焊料技术选择路径上的比较(见图3)电子产品制造过程中的传统电子元器件连接方法,包括印刷电路板的表面涂料、电子元件的回炉焊工艺等,都离不开锡铅焊料。

以锡铅焊料工艺生产的电子产品在报废后难以回收,并且导致了废弃物拆解场地和作业人员的铅污染、电子垃圾填埋场的地下水系铅污染等,来自电子废弃物的铅污染引起了各国环境管理部门的高度重视。为此,美国早在20世纪90年代初,就由个别大企业开展了无铅焊接工艺的研发(见图3),但在无铅焊接技术的研发和推广过程中,存在着个别企业单独研发和应用无铅技术,缺乏必要的生产系统技术转换环境、环境经济收益无法补偿高额成本、传统有铅焊接具有的技术和市场优势形成了强大的技术惯性等,阻碍了无铅焊接技术工艺在企业中的推广。

在电子产品制造商的大力游说下,美国环境管制部门最终同意采纳和推广低铅技术方案(减少印刷电路板中铅的消耗、鼓励研发集成度较高的印刷电路设计),另外在政策上鼓励企业加大对废弃电子产品的回收力度(末端处理)。相对美国而言,日本企业在20世纪90年代末才涉足电子产业的无铅化,但日本企业却将无铅化技术的研发和应用看作是电子产业界的重大机遇。松下电器公司于1995年开始无铅化技术开发,并于1998年推出无铅MD播放器后,日本企业凭借其纵横交错的产业网络、紧密的上下游企业协作关联、日本企业群独有的利益共享与风险共担机制,为电子产品的无铅焊接工艺的普及创造了系统的技术环境,其间还得到了日本焊接协会在研发和培训上的大力支持。随着欧盟电子废弃物管理法令(RoHS)于2003年的出台,日本电子企业普遍采用的锡银铜为主料的焊接工艺被确定为电子产品市场的主流技术(见图3),并已经成为目前全球最主要的无铅元器件、无铅材料和无铅系统产品的供应商[21~23]。

该案例说明了日美两国电子企业在企业分布特征、绿色技术流行度、绿色“遭遇率”、技术变革收益均存在差异的情况下,两国企业不同的绿色技术变革路线,日本企业最终采纳了无铅焊接工艺(RoHS许可的技术主流),美国企业则选择了低铅化技术(含有末端治理的技术特征)。

事实上,“交易传染”型与“成功主体模仿”型两类绿色技术扩散特征都能够见之于本案例的分析。无论是绿色“遭遇率”bi(x),还是无铅焊接技术流行度xih,日本电子企业都比美国企业高。这首先应归于日本电子企业的高聚集度,例如日本山梨市井底瘦地区聚集了几十家电子产品和电子元器件生产厂商,是典型的电子产品专业生产带。在产业网络密集、地域相对集中的技术环境中,上、下游企业的绿色技术研发、绿色供应需求能够相对容易地得到与之有供应链关联的企业响应,出于节约谈判时间、便于垂直分工、迅速应对市场需求变化的考虑,企业间往往能够就新技术的研发、交流、转让达成高效的沟通与协作,从而加速了新技术在群落内的应用和扩散。因此,当RoHS法规下的无铅供货压力增强(可以理解为“绿色遭遇率”

bi(x)增大)时,随着无铅焊接工艺收益被大多数企业认可,无铅焊接技术必然在企业群落内呈现出高流行度xih态势,其技术应用增长率(扩散效应)自然得以提升。

5研究结论

本文通过对绿色技术扩散层面和渠道的研究,得出以下结论:在产品供应链系统的传导作用下,绿色技术在企业间的扩散主要经过物质与信息两个层面,即物质传导作用表现为产品的绿色制造、工业废料与副产品的交互循环利用,客观上促进了绿色技术在企业间的传播使用;信息传导则体现在为了提高整体供应链运营效率,企业个体间自发传播绿色技术的动机是客观和充分的。

绿色技术在上述两种层面上的扩散,实质上体现了市场机制对绿色技术扩散的自发调节作用。事实上,绿色技术在企业群落中得以高效扩散的根本动力在于企业个体自愿和持续的市场行为选择。这种选择主要是基于对绿色技术采纳的收益与成本、政府监管等变量的权衡和反应,具体而言,两类渠道动力促使企业自发地采纳绿色技术工艺。

其一,群落系统内从事清洁生产的企业越多、具有生态需求的用户越多,产品供应链系统中“遭遇”绿色需求(环保、可重复利用材料,低耗能产成品或中间品)的概率越高,为了维系与客户的供应链关系,企业有足够激励去采纳绿色技术,而非因循传统的“三高”(高消耗、高排放、高污染)技术。

其二,群落系统中的其他企业采纳绿色技术所获收益会提供一个有效的模仿效应,出于获得市场竞争力的考虑,企业会根据自身的成本技术约束选择适合的技术模仿环节,以绿色技术工艺代替传统技术工艺。

模仿效应带来的直接影响就是增加从事清洁生产的企业数量和密度,企业间商业交往的“绿色遭遇率”也因此提高,在高“绿色遭遇率”的群落系统中,企业实施绿色技术变革的技术环境得到改善、技术转换成本较低,因而绿色技术在企业群落中被扩散和应用的可能性进一步增大。

参考文献:

[1]董炳艳,靳乐山.我国绿色技术创新研究进展初探[J].科技管理研究,2005,25(2):64.

[2]陈英婕,傅仲文.太阳能光伏发电产业的发展趋势和展望[J].电源资讯,2006(7):44-45.

[3]魏晓平,李昆.基于“复制动态”进化博弈理论的生态工业链接研究[J].中国工业经济,2005(12):49-57.

[4][瑞典]乔根·W·威布尔.演化博弈论[M].第1版.王永钦(译).上海:上海三联出版社,上海人民出版社,2006.

无铅焊接工艺范文篇6

关键词：微电子装备；焊膏；理化性能；可靠性

随着SMT技术被广泛应用，焊膏作为当今电子产品生产中极为重要的关键材料，在SMT生产中发挥着巨大的作用，焊膏质量好坏在一定程度上决定了焊接的质量及产品可靠性水平[1]。提升焊膏品质对于提升电子工艺装配水平，提高企业经济效益，推动技术创新，支撑产业升级，保障工业安全具有重要的战略意义。目前国内焊膏品牌与国外品牌在质量和性能指标存在一定差距，特别是质量稳定性和可靠性方面有较大差距，高端产品加工制造不敢大面积应用国产焊膏，用户对国产焊膏产品缺乏信心。为提高国产焊膏品牌的核心竞争力，需要充分摸清国内外品牌焊膏性能的差距，取长补短，为加速国内品牌焊膏高水平、高可靠性发展做准备。本研制工程对国内外知名品牌焊膏的理化性能、工艺性和可靠性进行全面摸底，分析差距形成的原因，并不断优化国产焊膏，使其更具国际竞争力。本文介绍了研制工程第一阶段的部分工作，对国外知名品牌的三款无铅焊膏和两款有铅焊膏的全项目理化性能进行了性能检测和研究分析。

1研究内容及方法

1.1研究内容

本文从焊膏的金属部分、助焊膏部分以及焊膏整体三个方面对国外焊膏进行分析研究：焊膏金属部分的性能研究主要包括金属含量、合金成分、合金粉末粒度大小及形状分布；焊膏助焊剂部分的性能研究包括酸值、扩展率、残留物干燥度、铜镜腐蚀和铜板腐蚀；焊膏整体部分的性能研究包括黏度、触变系数、黏滞力、坍塌、锡珠、离子卤化物含量、总卤、离子清洁度、表面绝缘电阻和电迁移。

1.2研究方法

本文采用国内外较为成熟、通用的标准方法对焊膏的理化性能进行分析，其中，除合金成分参考GB/T10574标准、总卤参考EN14582标准，扩展率、触变系数和锡珠试验参考JIS标准外，其余项目全部参考IPC-TM-650系列标准进行测试，对试验结果进行评判的主要依据为IPCJ-STD-004B、IPCJ-STD-005A、IPCJ-STD-006C、JISZ3283等。应用到的分析手段主要包括显微组织分析、电绝缘性能分析、化学成分分析和可靠性测试分析等。分析方法主要有：显微测量法对合金粉末粒度进行分析；在线监测法测定表面绝缘电阻；离子色谱分析法对卤化物含量进行定量分析；氧弹燃烧法对焊膏总卤进行分析；化学滴定法及ICP-OES法对焊膏合金成分进行定量分析等。焊膏的材料理化性能分析分三部分展开：金属部分分析，助焊膏部分性能分析，焊膏整体性能分析。样品编码“U”代表无铅焊膏，“L”代表有铅焊膏。为了确保数据的有效性和一致性，针对每个项目都进行了3~5组平行样进行研究，将研究的数据进行汇总统计与对比分析。文中涉及的焊膏是从市面上采购的常用品牌，并进行盲样编码测试，所有测试结果均真实、有效。

1.3仪器设备

研究所用的主要仪器设备及型号为：电感耦合等离子原子发射光谱仪Agilent5100、场发射扫描电子显微镜S-4300&Genesis-60、离子色谱仪ICS-1500、SIR在线监测系统SIR-8328、黏滞力测试仪TK.1、高阻仪Agilent4339B等。

2研究结果

2.1金属部分研究结果此部分内容研究了焊膏的金属含量、合金成分、合金粉末粒度大小及形状分布，金属部分性能直接影响了焊膏的焊接工艺性与焊点可靠性。三款无铅焊膏U-1、U-2和U-3的金属含量均在88%~89%之间，且合金成分均符合SAC305的要求[2]，U-2和U-3的合金粉末粒度符合Type4，U-1符合Type3[3]。两款有铅焊膏L-1和L-2的金属含量均在89%~90%之间，且合金成分均符合Sn63Pb37的要求，L-1的合金粉末粒度符合Type4，L-2符合Type3。金属部分测试结果如图1和图2所示。2.2助焊膏部分研究结果此部分内容研究了焊膏中助焊膏部分的性能，助焊膏性能的优劣会直接影响焊接的工艺性。一般来说，酸值越高，焊膏中助焊剂所含活性物质越多，这些活性物质有利于焊接，但是若活性物质不能完全分解，其残留物会增加线路板腐蚀、漏电和电迁移等的风险。无铅焊膏中，酸值较大的是U-1，有铅焊膏中，酸值较大的是L-1（如图3所示）。值得一提的是，若焊剂的活性较强，则会对铜镜腐蚀的结果有一定影响，结果表现为铜镜具有穿透性腐蚀（即符合M级或H级[4]），在实际工艺使用过程中，如果印刷后放置一段时间再进行焊接，则会对焊盘、器件引脚造成腐蚀。经过铜镜腐蚀试验，U-1和U-2铜膜表面基本无变化，U-3、L-1、L-2铜膜减薄，但无穿透性腐蚀。铜板腐蚀则考察的是焊接后的焊剂残留物对铜板的腐蚀性，五款焊膏的铜板腐蚀结果均为无明显腐蚀，符合L级。扩展率可以表征助焊剂的助焊性能。根据扩展率的测试原理，扩展率与铺展面积成正比，助焊剂的助焊能力越好，焊膏的铺展面积就越大，焊点的高度就越低，扩展率就越大。五款焊膏扩展率结果均高出标准规定值（如图4所示）[5]，其助焊性能良好。焊膏坍塌性能与材料的黏度、合金粉末大小、钢网印孔大小、工艺制程等都有关系。小粒径的合金粉末易塌边，黏度过低也容易发生坍塌。五款焊膏的坍塌试验结果并无差异，均符合IPC-J-STD-005A产品的技术要求。离子卤化物含量考察焊膏卤化物中游离的卤化物含量。当离子卤化物含量较高时，游离出的卤酸根离子（F-、Cl-、Br-、I-）残留在PCB上会对线路板表面产生腐蚀、漏电、电迁移等不良影响。总卤考察焊膏整体的总卤素含量，包含离子态的卤化物和化合态的卤素含量，需要符合环保要求。总卤结果中，无铅焊膏U-2的溴含量和有铅焊膏L-2的溴含量均高于900mg/kg。离子清洁度考察了焊膏印刷在PCB板上的残留物含量。五款焊膏的离子清洁度测试结果良好，说明焊膏的焊剂残留物较少。详细结果见表1。

3研究结论

无铅焊接工艺范文篇7

功率模块焊接和连接的最新技术水平是空白的使用一一半导体底面与顶层基材和铝（A）粗线互连的无铅焊接工艺。由于设计灵活性大、实现自动化的程序简单，铝线绑定现在己成为顶层互连的首选。遗憾的是，由于众所周知的生命周期局限的原因，铝粗线焊接成了众多设计的瓶颈。过去，利用烧结带或编织带提出了一些关于芯片顶层触点的解决方案对于1C或存储产品而言，作为粗金（Au）线的替代品，铜（Cu）线绑定具有较高的适配率。还强烈希望采用较大直径的电线作为铝线的替代品，并提出了此课题的有关事项PM。铜线绑定保持了当前铝线绑定法的设计灵活性和工艺灵活性，但是粗铜线要求顶层金属化整体更加牢固，以防止功率半导体在粘合焊盘的作用下出现芯片裂纹和结构损坏。很多功率半导体制造厂正在着手解决这一问题。本文提出的连接方法的主要优势之一是这种方法可使用粗铜线绑定，无需改变半导体顶层金属化。因此，半导体制造厂可依靠现有的工艺技术和既定的金属化，在前端和后端／封装材料之间留出分隔线。于是，高可靠性功率模块完全有可能实现较快的上市时间。银烧结是一种成熟的功率半导体焊接和连接技术，｜｜J靠性很高，要求使用常见的金属化表面。例如NiAu、Pd或Ag，这些表面都很常用，大多数制造厂有售。

2绑定和焊接技术

2．1低压烧结。低压烧结接受用于生产整流器功率模块，采用这种技术，功率模块质量更好，热工特性、机械特性和电气特性优良。烧结时需要在焊接件之间涂银膏。烧结过程中，施加压力产生一层密实的银层，连接可靠。烧结过程中，当银膏中的银颗粒和有机物促使扩散力增加时，可减小施加的压力。据报道，当前的烧结工艺可在40MPa以下的压力水平完成｜6im。减小压力可生产不同规格的模块，从而增加设计灵活性，便于利用批量生产技术。2．2粗铜线绑定。铜线绑定是电力电子产品总成的大电流互连最看好的技术之一。与铝线绑定相比，铜线绑定布局灵活性高、质量过程成熟，正因为这两条原因，加快了铜线绑定的研发。与铝材相比，电线粘合互连采用铜质材料，有两大好处：（1）电流能力增加37％：（2）铜的热传导率好（比铝的热传导率高达80％）。2．3丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）。丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）由烧结在金属半导体顶层金属化表面上的薄铜箔组成，如图1所示。此外，替换半导体底面接口与DBC基体的凸点瓦连时，也可采用相同的烧结技术。图1烧结DBB银和铜线綁定热堆栈的横截面设计DBB吋，其尺寸要保证热机械优化，以减小由于CTE不匹配而引起的机械应力。除了铜线绑定期间可吸收能量和保护晶片的特性外，DBB还具有很多热特性和电气特性优势。采用DBB后，半导体内出现均匀的电流密度分配。由于竖向电流流动得到改善，无需在半导体上采用针脚式粘合。此部分将进一步介绍标准整流器模块和第2部分所述方法制成的相同模块之间的直接比较结果。

3结果

3．1热模拟。为了证明新封装技术的性能，我们使用热模拟软件FlowEFD，对不同的设计方案进行了研宄。为了便于对结果进行比较，所有方案都采用相同的条件。图2显示的是FEM模拟的边界条件。图2第一糢拟部分和第二糢拟部分的边界条件DBB的附加热能力对Zth曲线有积极影响，W为它能储存短热能脉冲。图3所示的是不同变型（VI？V5）不同时间（l〇ms、100ms、1000ms）的热阻抗。在烧结的DBB变型（V5）中，10ms的Zth比标准焊机技术（VI）低大于22％。另外，DBB的热能力对Rth没有负面影响，因为它未在热源（晶片）和热沉之间的传热路径上。3．2可靠性。从以前的标准焊接模块、烧结模块和编织带模块试验中得出比较数据W。功申循环结果如阁4所示。丹佛斯标准整流器模块约有40000个循环，而采川铝线的烧结模块约有70000个循环。DBB模块至少有600000个循环，比丹佛斯标准模块好约15倍，比行业标准好约60倍mi。

4结论

引入丹佛斯焊接缓冲板（DBB）技术，可采用粗铜线绑定，完全与可靠性高的银烧结工艺兼容。结果是功率模块整体十分牢固，耐久性是同类标准模块的至少15倍，是行业标准的60倍。使用丹佛斯焊接缓冲板，半导体采用粗铜线绑定后，现在可制作出新一代功率模块，其主要益处如下：（1）芯片上可绑定粗铜线。（2）增加Zth的附加热能力，而不增加Rth。（3）铜线采用特别的冷却方式，生命周期更长或电流密度更大。（4）硅片和DBC基体之间采用烧结技术，可延长使用寿命。（5）适用于所有常见的芯片顶层金属化。采用新技术，还可缩短上市时间，最大好处是对现有已成熟并值得信赖的制造方式的影响很小。