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1 有关回流焊接的建议 作者 : 简介 Ravi Sharma Microchip Technology Inc. 电子制造业目前正朝无铅化 装配加工环保化的方向发展 在使用无铅焊料替代传统材料时, 应考虑以下因素 : 电路板的厚度 工艺复杂程度 表面光洁程度 装配工艺兼容性本应用笔记主要提供有关雾锡和磨光锡 / 铅封装器件回流焊接方面的建议 回流工艺基础 无铅焊接技术已应用多年 然而, 却总是难以满足与含铅合金粘结处理相同的物理标准 过去, 用于连接电子元件最常用的合金是成份为 63% 的锡和 37% 的铅的混合物 这种锡铅合金具有极佳的粘结强度和弹性, 能够抵御器件运行环境的温度变化导致的热张力 当电子厂商舍弃长期使用的标准 PbSn 合金转而使用无铅合金焊接材料如锡银铜 (Sn-Ag-Cu) 合金时, 熔点和低共熔温度也相应发生改变, 这就需要对回流焊接工艺加以修改 作为回顾回流工艺基础的起始点, 图 1 中显示了典型的热回流曲线 如图所示, 这一过程通常需经历 5 个不同的转变阶段 图 1: Sn/Pb 的典型回流特性曲线 熔化时间 183 C 预热 助熔剂活化 / 热平衡 回流 冷却 Microchip Technology Inc. DS233D_CN 第 1 页

2 典型回流工艺中的 5 个转变阶段分别是 : 1. 预热 将装配部件的温度从 C 升高至 8- C 使得焊剂中的溶剂挥发 2. 助熔剂活化 干的焊剂加热至足够温度, 此时助熔剂将与要粘合的表面的氧化物和杂质进行反应 3. 热平衡 在低于回流温度 - C 左右达到温度平衡 实际时间和温度将取决于部件数量和使用的材料 4. 回流 在这一阶段, 部件温度将升高直至使焊剂回流 注意 熔化时间 是指曲线中 183 C 左右焊剂处于液态时的时间 5. 冷却 这是工艺过程中的最后一个阶段, 在这个阶段使部件渐渐冷却 较慢的冷却过程将在焊接点产生精细的颗粒结构, 从而形成更加耐疲劳的焊接点 图 2: Sn-Pb 和无铅装配的 JEDEC 回流特性曲线 26 C ( 无铅 ) 逐渐上升 (3 C/ 秒, 最大值 ) ts (1) 24 C(Sn-Pb) TP (1) TP (2) tl (1) 逐渐下降 (6 C/ 秒, 最大值 ) TS (1) TS (2) tl (2) ts (2) 表 1: 时间和温度参数 符号 最小值 最大值 单位 测试条件 Ts (1) C 无铅 Ts (2) C Sn-Pb ts (1) 6 18 秒 无铅 ts (2) 6 12 秒 Sn-Pb tl (1) 6 秒 无铅 tl (2) 6 秒 Sn-Pb Tp (1) C 无铅 Tp (2) 24 C Sn-Pb 为便于读者参考, 图 2 和表 1 中再现了 IPC/JEDEC J-STD-2C 规定的回流条件 DS233D_CN 第 2 页 7 Microchip Technology Inc.

3 有关回流焊接的建议 图 3 显示了 Microchip 推荐的无铅器件的焊接特性曲线 这些器件镀有雾锡 ( 纯锡 ) 且不含铅 若使用图中下部曲线及以上的部分进行处理, 则能用于标准的锡 (SnPb) 焊剂应用 ; 若使用图中上部曲线及以下的 进行处理, 则能用于无铅焊剂如锡银铜 (Sn-Ag-Cu 应用 图 4 显示了 Microchip 推荐的针对标准器件 ( 即使用磨光的 63%/37% 锡铅合金 (Sn-Pb) 焊剂焊接的器件 ) 使用的焊接特性曲线 图 4 中上 下曲线之间的所有部分都可适用于这些器件的回流处理 请注意, 图中的峰值温度低于无铅器件处理时的相应温度值 图 3: 推荐使用的回流特性曲线 ( 无铅 ) 最大值 = 26 C 最小值 = C 图 4: 推荐使用的回流特性曲线 (Sn/Pb) 最大值 = 24 C 最小值 = C Microchip Technology Inc. DS233D_CN 第 3 页

4 结论 许多新的无铅合金焊剂正在出现 当对这些替代传统焊料的焊剂进行测试时, 用户必须考虑以下一些事项 : 选择的焊剂材料是否能与元件引脚上电镀材料相融合或满足电路板规定的光洁度要求? 选择的焊剂材料是否会对产品性能 可靠性或可制造性造成影响? 焊接无铅合金需要更高的温度, 这会对半导体封装 无源元件和电路板本身造成什么附加影响? 本应用笔记介绍了雾锡和磨光锡 / 铅焊接工艺的使用并建议遵照图 3 和图 4 的限制进行处理 然而, 诸如电路板厚度 尺寸 封装类型和回流设备等因素也会对总处理时间产生影响 DS233D_CN 第 4 页 7 Microchip Technology Inc.

5 请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下, Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 提供本文档的中文版本仅为了便于理解 请勿忽视文档中包含的英文部分, 因为其中提供了有关 Microchip 产品性能和使用情况的有用信息 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相关公司 各级主管与员工及事务代理机构对译文中可能存在的任何差错不承担任何责任 建议参考 Microchip Technology Inc. 的英文原版文档 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 Accuron dspic KEELOQ KEELOQ 徽标 microid MPLAB PIC PICmicro PICSTART PRO MATE rfpic 和 SmartShunt 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的注册商标 AmpLab FilterLab Linear Active Thermistor Migratable Memory MXDEV MXLAB SEEVAL SmartSensor 和 The Embedded Control Solutions Company 均为 Microchip Technology Inc. 在美国的注册商标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense FlexROM fuzzylab In-Circuit Serial Programming ICSP ICEPIC Mindi MiWi MPASM MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK PICkit PICDEM PICDEM.net PICLAB PICtail PowerCal PowerInfo PowerMate PowerTool REAL ICE rflab Select Mode Smart Serial SmartTel Total Endurance UNI/O WiperLock 和 ZENA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 7, Microchip Technology Inc. 版权所有 Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2 认证 公司在 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品方面的质量体系流程均符合 ISO/TS :2 此外, Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 91: 认证 7 Microchip Technology Inc. DS233D_CN 第 5 页

6 全球销售及服务网点 美洲 亚太地区 亚太地区 欧洲 公司总部 Corporate Office 2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ Tel: Fax: 技术支持 : 网址 : 亚特兰大 Atlanta Duluth, GA Tel: Fax: 波士顿 Boston Westborough, MA Tel: Fax: 芝加哥 Chicago Itasca, IL Tel: Fax: 达拉斯 Dallas Addison, TX Tel: Fax: 底特律 Detroit Farmington Hills, MI Tel: Fax: 科科莫 Kokomo Kokomo, IN Tel: Fax: 洛杉矶 Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: Fax: 圣克拉拉 Santa Clara Santa Clara, CA Tel: Fax: 加拿大多伦多 Toronto Mississauga, Ontario, Canada Tel: Fax: 亚太总部 Asia Pacific Office Suites , 37th Floor Tower 6, The Gateway Harbour City, Kowloon Hong Kong Tel: Fax: 中国 - 北京 Tel: Fax: 中国 - 成都 Tel: Fax: 中国 - 福州 Tel: Fax: 中国 - 香港特别行政区 Tel: Fax: 中国 - 南京 Tel: Fax: 中国 - 青岛 Tel: Fax: 中国 - 上海 Tel: Fax: 中国 - 沈阳 Tel: Fax: 中国 - 深圳 Tel: Fax: 中国 - 顺德 Tel: Fax: 中国 - 武汉 Tel: Fax: 中国 - 西安 Tel: Fax: 台湾地区 - 高雄 Tel: Fax: 澳大利亚 Australia - Sydney Tel: Fax: 印度 India - Bangalore Tel: Fax: 印度 India - New Delhi Tel: Fax: 印度 India - Pune Tel: Fax: 日本 Japan - Yokohama Tel: Fax: 韩国 Korea - Daegu Tel: Fax: 韩国 Korea - Seoul Tel: Fax: 或 马来西亚 Malaysia - Kuala Lumpur Tel: Fax: 马来西亚 Malaysia - Penang Tel: Fax: 菲律宾 Philippines - Manila Tel: Fax: 新加坡 Singapore Tel: Fax: 泰国 Thailand - Bangkok Tel: Fax: 奥地利 Austria - Wels Tel: Fax: 丹麦 Denmark-Copenhagen Tel: Fax: 法国 France - Paris Tel: Fax: 德国 Germany - Munich Tel: Fax: 意大利 Italy - Milan Tel: Fax: 荷兰 Netherlands - Drunen Tel: Fax: 西班牙 Spain - Madrid Tel: Fax: 英国 UK - Wokingham Tel: Fax: 台湾地区 - 台北 Tel: Fax: 台湾地区 - 新竹 Tel: Fax: /1/7 DS233D_CN 第 6 页 7 Microchip Technology Inc.

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