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     微電子技術的飛速發展和電子產品小型化、輕量化及高可靠的要求，使表面貼裝元器件在電子產品中的應用日益廣泛，表面安裝技術因此也成為電子裝聯工藝的主流。作為表面貼裝元器件的安裝、連結和支撐的載體――smt用印制板也有了相應的發展和進步，對表面安裝元器件與印制板焊接連接用的焊料，也逐步由傳統的錫鉛合金焊料逐步向無鉛焊料過渡。

傳統的Sn63/Pb37共晶焊料，由于其電氣、機械性能和工藝性能優良，成本低廉，在電子裝聯中的應用已經有近百年的歷史，在SMT印制板及其焊接中的應用也有多年的經驗，技術相對也比較成熟。 但是，焊料中的鉛元素危害人類的健康，對環境會造成很大的污染。隨著科學技術的進步，人們對環境保護意識的增強，限制使用鉛等有害物質的呼聲日益強烈，為此歐盟對在電氣電子產品中限制使用某些物質進行了立法，頒布了“WEEE”和“ROHS”兩項指令，按ROHS指令的規定：從2006年7月1日起，投放歐洲市場的電子產品不允許含有Pb、Hg、Cd、六價Cr和PBB（多溴聯苯）、PBDE（多溴聯苯醚）等有害物質。我國由信息產業部、外貿部和技術質量監督局等七部委聯合制定了《電子信息產品污染控制管理辦法》現已頒布，主要目的是為了控制ROHS指令中規定的鉛、汞等六種有害物質在電子信息產品中的應用（其中軟件、出口產品和軍工產品除外），該規定從2007年3月1日開始實施。這意味著今后進入中國市場的電子信息產品也必須是不含鉛、汞等有害物質。所以在SMT印制板上采用無鉛的涂鍍層和采用無鉛的焊接技術是勢在必行。

無鉛焊接所用的焊料和印制板的焊盤涂鍍層都需要無鉛，無鉛焊料一般要比傳統的錫鉛合金焊料的熔點和焊接溫度要高出幾十攝氏度以上，對SMT印制板的熱沖擊應力較大，并且對SMT印制板焊盤涂鍍層的潤濕能力也比傳統的錫鉛合金焊料差，如何保證焊接的質量和產品的可靠性是業界所普遍關注的問題。所以無鉛焊接不僅僅是焊接材料的簡單更換，它涉及到焊接材料、焊接工藝、設備，印制板基材、表面涂鍍層等相關工藝匹配，以及相關標準和驗收的問題。

為了應對無鉛焊接的要求，歐美和日本等發達國家，早已在無鉛焊接的材料、印制板的無鉛制程和基材的更新以及相關標準方面，做了大量的工作和研究，并且開發出許多新的材料和產品。我國在這方面工作雖 然起步較晚，但是有歐美等國的經驗借鑒，發展也比較快，然而無鉛焊接與傳統的有鉛焊接還有許多不同的特點和要求，實踐經驗和技術相對于有鉛焊接尚不成熟， 對于焊接材料、印制板與無鉛焊接的匹配以及焊接質量和驗收標準等方面，有許多工作需要進一步探討和研究，本文將根據自己的實踐和相關資料的體會，淺談SMT印制板的表面涂鍍層與無鉛焊接的關系。

二、無鉛焊接對SMT印制板的特殊要求

無鉛焊接的核心問題是焊接的 材料和被焊接的元器件端子與印制板的焊盤涂鍍層上不含鉛，以及SMT印制板與無鉛焊接工藝的匹配問題。用于無鉛焊接的SMT印制板的特殊要求是由無鉛焊料的特性確定的，所以首先需要了解無鉛焊料的特點，才能更好地提出對適合無鉛焊接的印制板的要求。

（一）無鉛焊料的特點

無鉛焊料是指在焊料中不人為的添加鉛元素，焊料合金中鉛的自然含量小于0.1％wt,并且不含ROHS指令中規定的其它有害元素。無鉛焊料合金一般為含 Sn、Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等元素的二元、三元或多元合金，在諸多無鉛焊料合金中，根據其各項性能和成本考慮，在SMT印制板的焊接中，目前廣泛采用的是Sn 95.8/Ag3.5/Cu0.7的三元共晶合金及Sn 96.5/Ag3.0/Cu0.5的三元近共晶合金（日本），含Ag3.0的合金價格較便宜，是目前應用于無鉛再流焊接中最多的焊料，該焊料與傳統的錫鉛合金焊料相比其特點是：

1.該類焊料的熔點高，一般為216～220℃，因為合金各成分比例的不同，其熔點不同，含銀量為3.5％的Sn－Ag－Cu共晶焊料其熔點為217℃，比傳統的Sn-Pb合金焊料高出34℃，在SMT印制板上的焊接溫度也要相應地提高30多攝氏度。

2.無鉛焊料的表面張力較大，對印制板涂鍍層表面的潤濕性也比Sn-Pb合金焊料差，對印制板焊盤的可焊性要求高。

3.無鉛焊料的焊接工藝窗口小，工藝控制難度大。因為無鉛焊料的熔點高在焊接中能形成可靠焊點所需要的焊接溫度也要升高，從焊接溫度到印制板所能承受的溫度極限值的范圍變??；無鉛焊料的共晶特性不如錫鉛合金焊料，印制板橫向的溫差對焊接質量影響很大，需要提高溫度控制精度和加熱溫度的均勻性，因而工藝控制的難度加大。

4.無鉛焊料中含有銀或其它稀貴金屬，焊料成本高。

（二）無鉛焊接用SMT印制板的特殊要求

由于無鉛焊料有以上特點，對SMT用印制板的要求也就不同于有鉛焊接，尤其是對印制板的基材和表面涂鍍層有更為嚴酷的要求，具體體現在以下方面：

1. 無鉛焊料的熔點高，波峰焊接溫度高，再流焊的溫度曲線不同于有鉛焊料，印制板通過再流爐焊接的溫度高、時間長，為防止焊接過程中印制板受熱產生起泡、分層、變色或金屬化孔壁斷裂而損壞，對印制板基材的耐熱性和熱穩定性有更高的要求。

2. 印制板表面的涂鍍層應無鉛、表面平整，有良好的可焊性，能與焊料形成可靠地焊點，并且能經受焊接的高溫而不被氧化，必要時需經受重復焊接仍能保持可焊。傳統的Sn-Pb合金鍍層和有鉛焊料的HASL涂層已不能應用。

3. SMT印制板應平整，板的翹曲度小，一般翹曲度≤0.75%,并且在焊接的高溫下印制板也不允許彎曲變形。翹曲會影響表面貼裝元器件與板的共平面性，降低焊接的可靠性。

引起印制板翹曲是多因素的綜合影響，有印制板基材方面、印制板加工的工藝控制問題、印制板設計時布線的均勻程度和熱設計問題，以及焊接工藝的控制等方面的原因。根本原因是印制板基材中的銅箔、樹脂和增強材料的熱膨脹系數的差異，在高溫下熱膨脹的影響將更為明顯，如果將上述影響因素控制得好，會使印制板的翹曲降到可以接受的程度。

4. 印制板的基材應有較低的吸濕率和較好的耐離子遷移性能（CAF）。SMT印制板的元器件安裝密度越來越高，印制導線的間距越來越小，導線之間的絕緣電阻是印制板重要的電氣性能，離子遷移（CAF）會引起在印制板組裝件使用時絕緣電阻下降，如果基材的吸濕率大，會加劇CAF現象的形成，在潮濕的條件下，焊接的高溫還容易引起印制板產生白斑或分層，使絕緣電阻下降。焊接的高溫能引起印制板表面樹脂的揮發，如果樹脂的揮發量大，印制板的表面粗糙容易吸濕，會加速CAF現象的產生，所以無鉛焊接需要選擇耐離子遷移性能好的基材。

5. SMT印制板在滿足無鉛要求的同時，還應不含PBB/PBDE類有鹵素的阻燃劑材料，無鹵素雖然與無鉛焊接沒有直接關系，但是都是在ROHS“指令”和 “規定”中同時限制使用的有害物質，在采用無鉛焊接的同時也必須考慮印制板的基材中無鹵素的問題。并且無鹵素基材的耐熱性一般高于有鹵素的基材，所以更適 合于SMT印制板。

在現有的FR-4型的印制板基材中采用的阻燃劑不是“指令”中明文限制使用的PBB和PBDE，它是采用四溴雙酚A（TBBA）作阻燃劑，屬于反應型阻燃劑，在環氧樹脂中參與化學反應，不具有生物降解的可能性，許多研究表明它對于人類和環境的危害要小于PBB和PBDE危害的十倍以上，在沒有性價比更好的無鹵素阻燃劑的情況下仍可以使用，這也是目前仍在采用FR-4型的印制板基材的原因。盡管毒性很低，但是它終究是含有鹵素，是有一定毒性的，將逐漸被性價比更好的無鹵素型印制板基材所代替?？梢蕴娲u素的阻燃劑有磷（P）、氮（N）、無機氫氧化物（如水合氧化鋁、氫氧化鎂）等，目前采用較多的無鹵素阻燃劑有含P、含N或兩者組合，但是這類阻燃劑也有一定的不足，含P的樹脂基材中的有機磷也有毒性，所以最環保型的阻燃劑應是不含鹵素和磷。目前市場已開發出這一類的無鹵素印制板基材，