无铅制程导入面临的问题及解决方案（续）3.4.6杂质元素控制表8为无铅焊料中污染元素含量上限要求，实际生产过程中，对焊料槽中Cu、Pb、Fe杂质要进行严格控制。焊料中的Cu主要来源于电路板镀层和元件镀层，SAC合金更趋向于溶解铜，速度是SnPb合金的2倍，是SnCuNi合金的3.5倍，使用SnCu焊料要密切注意Cu的含量，由图28SnCu合金相图可以看出：当Cu成分改变0.2％时，熔点增加6℃；成分改变0.25％时，就产生Cu6Sn5结晶体；成分改变0.3％时,就会明显出现桥连缺陷，需要清理，成分改变1％，熔点增加25℃，即要更换焊料，Cu6Sn5化合物不能使用传统"密度排铜法"（190℃/8h）来清除，应该通过选择合适的焊料勾兑的方法，否则须更换焊料。3.4.7氮气保护如图29所示，无铅焊料在空气中焊接形成的气孔和夹杂等缺陷较多，尤其在通孔焊中，无铅焊接工艺中，常常在焊料槽部分增加如图30氮气保护装置。氮气保护具有以下优点：改善润湿性，使焊点更光亮，降低锡尖和桥连等缺陷，进而减少修补时间以及人工费用，促进润湿进而降低焊剂使用量，减少印刷电路板表面残余物；增加生产线正常运行时间，降低锡渣量，节省焊料成本及处理锡渣带来的人工费用；让使用中性焊剂成为可能。大量工艺研究发现：当氧含量为1×10－3时，锡渣量可以减少一半左右。3.4.8快速冷却无铅波峰焊工艺中，冷却速率业界一般要求为6－8℃/s或8－12℃/s。理论上冷却主要影响焊点的晶粒度、IMC形态和厚度、低熔共晶和偏析和剥离现象产生，但实际生产过程中焊点在离开波峰到达冷却区之前温度已经下降到熔点以下，冷却区并不能起到理论作用，波峰焊工艺中增加强制冷却还会产生表面裂纹的趋势，其主要作用为降低组件焊后温度方便搬拿。3.4.9传输系统链条传输系统必须平稳，并维持一个恒定的速度，且传输速度和角度可以进行控制，轨道传输速度范围一般在1.2－1.4m／min，轨道倾角一般控制在5－7°之间，另外，对于大尺寸PCB，传输系统还应增加线支撑来预防PCB变形。对于无铅工艺带来的新问题，需要从PCB设计、焊剂活性和涂覆量，波峰温度及高度、导轨倾角等各方面综合考虑，进行调节以实现最优设计，比如从焊盘设计入手，改变形状和孔径尺寸，如图31所示。3.5浸焊工艺浸焊主要用于线材和元件引脚上锡，也有一部分用于电路板组装工艺，浸焊相对简单，无铅化后主要面临4个方面的改进。（1）锡炉温度与无铅波峰焊相似，一般设定为260－270℃，当然在大热容元件浸焊时，依据工艺要求可以适当提高设定温度。（2）焊剂挥发是影响浸焊质量的一个主要问题，醇类载体的焊剂易于挥发导致焊剂密度增加，既作为活性物质的固体成分百分含量增加，将会导致焊后残留物增加等问题，因此浸焊工艺一定要严格控制焊剂密度，建立每天检测一次，如发现焊剂密度超过规定指标，则通过添加稀释剂将焊剂密度调整为标准值。（3）与无铅波峰焊相似，焊料的氧化严重，相当于SnPb焊料的2.4倍，制造商一般都配备锡渣重熔装置来提取锡渣中的80％以上的纯锡再次用于生产。（4）Cu污染问题是浸焊面临的一个最严重的挑战，线材及元件引脚的Cu材料在浸焊时溶解在锡槽中产生Cu6Sn5金属间化合物，严重影响焊接质量。由于其密度（8.28g/cm3）比SnPb焊料密度（8.80g/cm3）小而比无铅焊料密度（7.5g/cm3）大，浮于锡槽表面时可以采用"比重法排铜"（190℃/8h）清除，沉于锡槽底部时影响传热，只有1个月定期清理锡炉一次。3.6手工焊设备与工艺3.6.1电烙铁前端形状图32为电烙铁前端主要的3种形状，一般优选（a）。圆锥形接触面小，只使用于较小的焊接点，螺丝刀形或凿子形接触面宽，传热范围广，使用于较大的焊接点，无铅焊接用电烙铁优先选用螺丝刀形或凿子形烙铁头，因为圆锥形烙铁接触点较细，传热不完全，稍一接触就会使接触面温度明显上升，温度均匀性差，电烙铁前端大小决定着热传导效率，尺寸应该已被焊物体相当。3.6.2电烙铁功率一般选用瓦数应为焊剂需要使用瓦数的2倍，这样可以迅速地进行热补偿，不会造成温度下降而带来焊剂不良，无铅焊接一般选择30－40W，但具体要根据产品特点来定，用于对热敏感的元件或板块，选用20－30W，用于印刷线路板装配中，选用30－45W，用于较薄的多层板或较大的连接点，选用60－100W。3.6.3电烙铁头部结构图33为电烙铁头部结构图，铜具有高热传导率，铁用来保形和防止铜扩散，镍铬合金用来防止焊料发生芯吸，焊料合金用来保护和增量润湿性，铁层越厚，电烙铁头抗腐蚀