傳統的錫鉛焊料在電子裝聯中已經應用了近一個世紀。Sn63/Pb37共晶焊料的導電性、穩定性、抗蝕性、抗拉和抗疲勞、機械強度、工藝性都是非常優秀的,而且資源豐富,價格便宜。是一種極為理想的電子焊接材料。但由于鉛對人類的生活環境的污染太大,波峰焊開始漸漸從有鉛向無鉛轉型。據統計,某些地區地下水的含鉛量已超標30倍。
雖然國際國內都在不同程度的應用無鉛技術,但目前還處于過渡和起步階段,從理論到應用都還不成熟。沒有統一的標準,對無鉛焊接的焊點可靠性還沒有統一的認識,因此無論國際國內無鉛應用技術非?;靵y,大多企業雖然焊接材料無鉛化了,但元器件焊端仍然有鉛。究竟哪一種無鉛焊料更好?哪一種PCB焊盤鍍層對無鉛焊更有利?哪一種元器件焊端材料對無鉛焊接焊點可靠性更有利?什么樣的溫度曲線Z合理?無鉛焊對印刷、焊接、檢測等設備究竟有什么要求等都沒有明確的說法??傊?,對無鉛焊接技術眾說紛紜,各有一套說法、各有一套做法。這種狀態對無鉛焊接產品的可靠性非常不利。因此目前迫切需要加快對無鉛焊接技術從理論到應用的研究。
無鉛波峰焊接技術的現狀。無鉛焊料合金成分的標準化目前還沒有明確的規定。IPC等大多數商業協會的意見:鉛含<0.1-0.2WT%(傾向<0.1%,并且不含任何其它有毒元素的合金稱為無鉛焊料合金。無鉛化的核心和首要任務是無鉛焊料。據統計全球范圍內共研制出焊膏、焊絲、波峰焊棒材100多種無鉛焊料,但真正公認能用的只有幾種。
目前Z有可能替代Sn/Pb焊料的合金材料。以Sn為主,添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金屬元素,構成二元、三元或多元合金,通過添加金屬元素來改善合金性能,提高可焊性、可靠性。主要有:Sn-Bi系焊料合金,Sn-Ag共晶合金,Sn-Ag-Cu三元合金,Sn-Cu系焊料合金,Sn-Zn系焊料合金(僅日本開發應用),Sn-Bi系焊料合金,Sn-In和Sn-Pb 系合金。
目前應用Z多的無鉛焊料合金三元共晶形式的Sn95.8Ag3.5Cu0.7(美國)和三元近共晶形式的Sn96.5Ag3.0Cu0.5(日本)是目前應用Z多的用于再流焊的無鉛焊料。其熔點為216-220℃左右。由于Sn95.8Ag3.5Cu0.7無鉛焊料美國已經有了專利權,另外由于Ag含量為3.0WT%的焊料沒有專利權,價格較便宜,焊點質量較好,因此IPC推薦采用Ag含量為3.0WT%(重量百分比)的Sn-Ag-Cu焊料。Sn-0.7Cu-Ni焊料合金用于波峰焊,其熔點為227℃。
雖然Sn基無鉛合金已經被較廣泛應用,與Sn63Pb37共晶焊料相比無鉛合金焊料較仍然有一些問題問題。