有鉛錫膏和無鉛錫膏的制造工藝流程
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-19
有鉛錫膏和無鉛錫膏的制造工藝流程在核心步驟上相似(如焊錫粉制備、助焊劑配制、混合研磨等),但由于合金成分、環(huán)保要求和焊接性能的差異,具體工藝細(xì)節(jié)和參數(shù)存在明顯區(qū)別。
兩者工藝流程的主要差異點(diǎn)及對比分析:
焊錫粉制備工藝的差異
1. 合金成分與熔煉溫度
有鉛錫膏:
核心合金為錫鉛(Sn-Pb),典型成分為Sn63Pb37(共晶點(diǎn)183℃),熔煉溫度通常在200~250℃。
由于鉛的加入,合金熔點(diǎn)低、流動性好,熔煉時(shí)對溫度控制要求相對寬松。
無鉛錫膏:
核心合金為錫銀銅(Sn-Ag-Cu,如SAC305:Sn96.5Ag3.0Cu0.5)、錫銅(Sn-Cu)等,共晶點(diǎn)約217℃(SAC305),熔煉溫度需提升至250~300℃甚至更高。
高溫熔煉時(shí)需嚴(yán)格控制溫度梯度,避免合金氧化或成分偏析(如Ag、Cu的分散均勻性)。
2. 霧化制粉工藝
有鉛錫膏:
采用空氣霧化或氮?dú)忪F化,因合金熔點(diǎn)低,霧化介質(zhì)溫度和壓力要求較低,焊錫粉粒徑分布較容易控制,顆粒表面氧化程度較低。
無鉛錫膏:
由于合金熔點(diǎn)高、黏度大,霧化時(shí)需更高的霧化壓力(如氮?dú)忪F化更常見,減少高溫氧化),且冷卻速度需更快(如增加霧化介質(zhì)流量),以避免焊錫粉顆粒團(tuán)聚或表面形成氧化層。
此外,無鉛焊錫粉的粒徑分布要求更嚴(yán)格(如SMD元件常用20~45μm),以確保印刷和焊接性能。
成分設(shè)計(jì)的核心差異
有鉛錫膏:
助焊劑需滿足183℃左右的焊接溫度,對熱穩(wěn)定性要求較低,常用樹脂(如松香)、活性劑(如有機(jī)酸)、溶劑(如乙醇)等,配方相對簡單,活性劑濃度較低(因Sn-Pb合金潤濕性好)。
無鉛錫膏:
焊接溫度提升至217℃以上,助焊劑需具備更高的熱穩(wěn)定性(避免高溫分解或碳化),且需增強(qiáng)活性以改善無鉛合金的潤濕性(Sn-Ag-Cu合金表面氧化傾向更強(qiáng))。
典型調(diào)整包括:
選用耐高溫樹脂(如改性松香或合成樹脂);
增加活性劑濃度或使用復(fù)合活性劑(如有機(jī)胺鹽、咪唑類化合物);
優(yōu)化溶劑體系(如使用高沸點(diǎn)溶劑,減少高溫?fù)]發(fā))。
制備工藝的細(xì)節(jié)
有鉛助焊劑:
混合溫度較低(如60~80℃),攪拌時(shí)間較短,對設(shè)備耐溫要求不高。
無鉛助焊劑:
混合溫度需提升至80~120℃(確保高熔點(diǎn)成分溶解),攪拌過程需更嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間,避免活性劑分解,且可能需要真空攪拌以減少氣泡。
混合與研磨工藝的差異
混合比例與設(shè)備要求
有鉛錫膏:
焊錫粉與助焊劑的比例通常為90:10左右,混合時(shí)設(shè)備轉(zhuǎn)速和壓力較低,研磨次數(shù)較少(因Sn-Pb顆粒較軟,易分散)。
無鉛錫膏:
焊錫粉比例可能略高(如92:8,因無鉛合金密度略低),且無鉛焊錫粉硬度更高(如SAC合金),需更高的研磨壓力和更長的研磨時(shí)間(如三輥研磨次數(shù)增加),以確保顆粒與助焊劑充分均勻混合,避免團(tuán)聚。
2. 防氧化控制
有鉛錫膏:
常溫下混合即可,氧化風(fēng)險(xiǎn)較低。
無鉛錫膏:
高溫混合過程中焊錫粉更易氧化,可能需要在惰性氣體(如氮?dú)猓┉h(huán)境下進(jìn)行混合,或添加抗氧化劑,同時(shí)設(shè)備需更頻繁清潔,避免殘留氧化物影響品質(zhì)。
質(zhì)量檢測與環(huán)保要求的差異
有鉛錫膏:
重點(diǎn)檢測合金成分(Sn/Pb比例)、焊錫粉粒徑分布、潤濕性(183℃焊接條件下)、黏度穩(wěn)定性等。
無需環(huán)保檢測(因含鉛),但需控制雜質(zhì)元素(如Fe、Cu等)含量。
無鉛錫膏:
除檢測合金成分(如Sn/Ag/Cu比例)、粒徑、黏度外,需重點(diǎn)檢測高溫潤濕性(217℃以上)、焊點(diǎn)強(qiáng)度(因無鉛合金脆性略高)、殘留腐蝕性(助焊劑活性強(qiáng),需控制鹵素含量)。
必須通過RoHS等環(huán)保認(rèn)證,檢測Pb、Cd、Hg等有害物質(zhì)含量(需≤0.1%,鉛除外),部分場景還需檢測鹵化物含量(如Cl≤0.05%)。
焊接性能測試差異
有鉛錫膏:
測試溫度曲線對應(yīng)低溫焊接(如峰值溫度210℃左右)。
無鉛錫膏:
需模擬高溫回流焊(峰值溫度240~260℃),測試焊點(diǎn)的可靠性(如熱循環(huán)壽命、抗跌落強(qiáng)度),因無鉛焊接溫度更高,對助焊劑的高溫活性和殘留穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格。
生產(chǎn)環(huán)境控制
有鉛錫膏:
對車間溫濕度要求較低(如溫度20~25℃,濕度40%~60%),無需特殊環(huán)保措施(但需注意鉛的職業(yè)防護(hù))。
無鉛錫膏:
高溫生產(chǎn)過程中需更嚴(yán)格控制溫濕度(如溫度22~28℃,濕度30%~50%),避免焊錫粉氧化;助焊劑揮發(fā)物可能含刺激性氣體,需增加通風(fēng)或廢氣處理設(shè)備;部分工藝需在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行(如高端無鉛產(chǎn)品)。
供應(yīng)鏈與原料管理
有鉛錫膏:
原料(Sn、Pb)采購成本較低,供應(yīng)商篩選無需環(huán)保認(rèn)證。
無鉛錫膏:
原料需采購高純度無鉛合金(如99.99%純Sn),供應(yīng)商需提供環(huán)保檢測報(bào)告;助焊劑原料需符合無鹵或低鹵標(biāo)準(zhǔn),供應(yīng)鏈管理成本更高。
延伸建議
無鉛錫膏工藝難點(diǎn)在于“高溫下的氧化控制”和“助焊劑活性與殘留平衡”,優(yōu)質(zhì)廠家通常具備合金成分優(yōu)化(如添加微量Ni、Bi改善流動性)、助焊劑專利配方等核心技術(shù)。
選擇廠家時(shí),可關(guān)注其是否具備無鉛產(chǎn)品的認(rèn)證(如IPC標(biāo)準(zhǔn))、高溫焊接可靠性測試數(shù)據(jù)(如ISTA認(rèn)證),以及是否有獨(dú)立的環(huán)保檢測實(shí)驗(yàn)室。