中心議題：

• 焊料的發展曆史
• 研製開發無鉛焊料的原因
• 無鉛焊接的影響因素

解決方案：

• 元件耐高溫且無鉛化
• PCB板的基礎材料耐更高溫度且焊接後不變形
• 助焊劑和焊接設備要適應焊接要求

焊料從發明到使用，已有幾千年的曆史。Sn／Pbhanliaoyiqiyouyidexingnenghediliandechengben，yizhidedaorenmendezhongyong
，xianyichengweidianzizuzhuanghanjiezhongdezhuyaohanjiecailiao。danshi
，qianjiqihuahewushuyuyouduwuzhi，changqishiyonghuigeirenleishenghuohuanjingheanquandailaijiaodadeweihai。congbaohudiqiucunhuanjingherenleideanquanchufa，xianzhishiyongshenzhijinzhishiyongyouqianhanliaodehushengyuelaiyueqianglie，zhezhongjuyouyoujiuyingyonglishideSn／Pb焊料，將逐漸被新的綠色焊料所替代，在進入二十一世紀時，這將成為可能。　　

rentitongguohuxi
，jinshi，pifuxishoudengdouyoukenengxishouqianhuoqihuahewu，qianbeirentiqiguanshequhou，jiangyizhidanbaizhidezhengchanghechenggongneng
，weihairentizhongshushenjing，zaochengjingshenhunluan、呆滯、生殖功能障礙、貧血
、高血壓等慢性疾病。鉛對兒童的危害更大
，會影響智商和正常發育。　　

電子工業中大量使用的Sn／Pb合金焊料是造成汙染的重要來源之一，在製造和使用Sn／Pbhanliaodeguochengzhong，youyuronghuawendujiaogao，youdaliangdeqianzhengqiyichu，jiangzhijieyanzhongyingxiangcaozuorenyuandeshentijiankang。bofenghanshebeizaigongzuozhongchanshengdedaliangdefuqianhanliaofeizha，duirenleishengtaihuanjingwuranjida。jinnianlaiyouguandixiashuizhongqiandewurangengyinqirenmendeguanzhu
，chulefeiqidexudianchidalianghanqianwai，diuqidegezhongdianzichanpinPCB上所含的鉛也不容忽視。以美國為例，每年隨電子產品丟棄的PCB約一億塊，按每塊含Sn／Pb焊料10克，其中鉛含量為40％計算，每年隨PCB丟棄的鉛量即為400噸(dun)。當(dang)下(xia)雨(yu)時(shi)這(zhe)些(xie)鉛(qian)變(bian)成(cheng)溶(rong)於(yu)水(shui)的(de)鹽(yan)類(lei)
，逐(zhu)漸(jian)溶(rong)解(jie)汙(wu)染(ran)水(shui)
，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)遇(yu)酸(suan)雨(yu)時(shi)，雨(yu)中(zhong)所(suo)含(han)的(de)硝(xiao)酸(suan)和(he)鹽(yan)酸(suan)
，更(geng)促(cu)使(shi)鉛(qian)的(de)溶(rong)解(jie)。對(dui)於(yu)飲(yin)用(yong)地(di)下(xia)水(shui)的(de)人(ren)們(men)，隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)延(yan)長(chang)，鉛(qian)在(zai)人(ren)體(ti)內(nei)的(de)積(ji)累(lei)，就(jiu)會(hui)引(yin)起(qi)鉛(qian)中(zhong)毒(du)。

二十世紀九十年代初
，由美國國會提出了關於鉛的限製法案，並由工作小組著手進行無鉛焊料的研究開發活動。目前，美國已在汽車
、汽油、罐頭、zilaishuiguandengshengchanheyingyongzhongjinzhishiyongqianhehanqianhanliao。dangaifaanduidianzigongyechanshengdexiaonengbingbuda，zaidianzichanpinzhongjinzhishiyonghanqianhanliaojinzhanhuanman。ouzhouheribendengfadaguojiaduihanliaozhongxianzhiqiandeshiyongyehenguanzhu。duiyujuzhuhuanjingyishijiaoqiangdeouzhou，oumengyu1998年通過法案
，已明確從2004年1月1日起任何製品中不可使用含鉛焊料，但因技術等方麵的原因，在電子產品中完全禁止使用鉛有可能推遲至2008年nian執zhi行xing。在zai無wu鉛qian焊han料liao研yan究jiu和he應ying用yong方fang麵mian

，日ri本ben走zou得de最zui快kuai。為wei了le適shi應ying市shi場chang的de需xu要yao
，擴kuo大da市shi場chang份fen額e，日ri本ben提ti出chu了le生sheng產chan綠lv色se產chan品pin的de概gai念nian。鬆song下xia電dian器qi
、日立
、NEC、富士通等各大公司紛紛降低了鉛的使用，並製訂了無鉛化的進程計劃
，從2000年開始已在部分產品生產中使用無鉛焊料。　　

此外，隨著微細間距器件的發展，組裝密度愈來愈高，焊點愈來愈小

，而其所承載的力學
、電學和熱學負荷則愈來愈重
，對可靠性要求日益提高，但傳統的Sn／Pb合(he)金(jin)的(de)抗(kang)蠕(ru)變(bian)性(xing)差(cha)，不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)近(jin)代(dai)電(dian)子(zi)工(gong)業(ye)對(dui)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)
，無(wu)鉛(qian)焊(han)料(liao)的(de)開(kai)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)，不(bu)僅(jin)對(dui)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)有(you)利(li)，而(er)且(qie)還(hai)擔(dan)負(fu)著(zhe)提(ti)高(gao)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)任(ren)務(wu)。

近幾年來有關無鉛焊料的研究工作發展很快，世界上各大著名公司
、國家實驗室和研究院所都投入了相當的力量開展無鉛焊料的研究。國內外的已有的研究成果表明
，最有可能替代Sn／Pb焊料的無毒合金是Sn基合金。無鉛焊料主要以Sn為主

，添加A g　
、Zn　
、Cu　、Sb、Bi　、In等金屬元素。通過焊料合金化來改善合金性能
，提高可焊性。由於Sn—In係合金蠕變性差

，In極易氧化，且成本太高
；Sn—Sb係合金潤濕性差
，Sbhaishaojuduxing，zheliangzhonghejintixidekaifaheyingyongjiaoshao。shijishangeryuanxihejinyaozuochengweinengmanzugezhongtexingdejibencailiaoshibuwanshande，muqianzuichangjiandewuqianhanliaozhuyaoshiyiSn—A g　

、Sn—Zn
、Sn—Bi為基體，在其中添加適量的其它金屬元素所組成的三元合金和多元合金。如果單純考慮可焊性
，能替代Sn／Pb共晶焊料的無鉛焊料很多，如下所示。　　

綜觀Sn—A g　、Sn—Zn、Sn—Bi三個體係無鉛焊料，與Sn—Pb共晶焊料相比
，各有優缺點。Sn—A g係焊料，具有優良的機械性能，拉伸強度，蠕變特性及耐熱老化性都比Sn—Pb共晶焊料優越，延展性比Sn／Pb共晶焊料稍差，但不存延展性隨時間加長而劣化的問題。Sn—A g係焊料
，熔點偏高

，通常比Sn—Pb共晶焊料要高30—40℃，潤濕性差
，而且成本高。熔點和成本是Sn—A g係焊料存在的主要問題。Sn—Zn係焊料

，機械性能好
，拉伸強度比Sn—Pb共晶焊料好，與Sn—Pb焊料一樣，可以拉製成線材使用；具有良好的蠕變特性，變形速度慢
，至斷裂的時間長。該體係最大的缺點是Zn極易氧化，潤濕性和穩定性差，且具有腐蝕性。Sn—Bi係焊料，實際上是以Sn—A g（Cu）係合金為基體，添加適量的Bi組成的焊料合金，合金的最大的優點是降低了熔點，使其與Sn—Pb共晶焊料相近；rubiantexinghao
，bingzengdalehejindelashenqiangdu，danyanzhanxingbianhuai，biandeyingercui
，jiagongxingcha，bunengjiagongchengxiancaishiyong。zongzhi
，muqiansuiranyikaifachuxuduokeyitidaiSn—Pb合金的焊料

，但尚未開發出一種完全能替代Sn／Pb合金的高性能低成本的無鉛焊料。　　

為了實現保護環境和提高產品質量為目的

，並考慮電子組裝工藝條件的要求，無鉛焊料應滿足以下條件：熔點低，合金共晶溫度近似於Sn63／Pb37的共晶溫度183℃，大致在180℃～220℃之間；無毒或毒性很低
，所選用的材料現在和將來都不會汙染環境；熱傳導率和導電率要與Sn63　／Pb37的共晶焊料相當；具有良好的潤濕性；機械性能良好，焊點要有足夠的機械強度和抗熱老化性能
；要與現有的焊接設備和工藝兼容
，可在不更新設備不改變現行工藝的條件下進行焊接
；與目前使用的助焊劑兼容；焊接後對各焊點檢修容易

；成本要低，所選用的材料能保證充分供應。
　　
這是研製開發無鉛焊料的方向，要做到滿足以上要求
，有一定的難度，因此，對性能、成本均理想的綠色焊料的研製已成為研究的熱點。　　

dianzizuzhuanghanjieshiyigexitonggongcheng，duiwuqianhanjiejishudeyingyong，qiyingxiangyinsuhenduo
，yaoshiwuqianhanjiejishuhuodeguangfanyingyong
，haibicongxitonggongchengdejiaodulaijiexiheyanjiuyixiajigefangmiandewenti：　　

元件：目前開發已用於電子組裝用的無鉛焊料，熔點一般要比Sn63　／Pb37的共晶焊料高
，所以要求元件耐高溫，而且要求元件也無鉛化，即元件內部連接和引出端（線）也要采用無鉛焊料和無鉛鍍層。　　

PCB：要求PCB板的基礎材料耐更高溫度，焊接後不變形
，表麵鍍覆的無鉛共晶合金材料與組裝焊接用無鉛焊料兼容，而且要考慮低成本。　　

助焊劑：yaokaifaxinxingdeyanghuahaiyuannengligengqiangherunshixinggenghaodezhuhanji，yimanzuwuqianhanliaohanjiedeyaoqiu。zhuhanjiyaoyuhanjieyurewenduhehanjiewenduxiangpipei，erqieyaomanzuhuanbaodeyaoqiu。qijinweizhi，shijiceshizhengmingmianqingxizhuhanjiyongyuwuqianhanliaohanjiegenghao。　　

焊接設備：要適應新的焊接溫度的要求，預熱區的加長或更換新的加熱元件
、波峰焊焊槽，機械結構和傳動裝置都要適應新的要求，錫鍋的結構材料與焊料的一致性（兼容性）要匹配。為了提高焊接質量和減少焊料的氧化

，采用新的行之有效的抑製焊料氧化技術和采用隋性氣體（例如N 2）保護焊技術是必要的。　　

廢料回收：從含A g的Sn基無鉛無毒的綠色焊料中分離Bi和Cu將是非常困難的，如何回收Sn—A g合金又是一個新課題。所以，無鉛焊料的實用化進程是否順利，與焊接設備製造商
、焊料製造商、助(zhu)焊(han)劑(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)和(he)元(yuan)器(qi)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)四(si)者(zhe)間(jian)的(de)協(xie)調(tiao)作(zuo)用(yong)有(you)很(hen)大(da)關(guan)係(xi)，其(qi)中(zhong)隻(zhi)要(yao)有(you)一(yi)方(fang)配(pei)合(he)不(bu)好(hao)，就(jiu)會(hui)對(dui)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)無(wu)鉛(qian)焊(han)料(liao)產(chan)生(sheng)障(zhang)礙(ai)。目(mu)前(qian)

，焊(han)接(jie)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)行(xing)動(dong)，正(zheng)在(zai)推(tui)出(chu)或(huo)即(ji)將(jiang)推(tui)出(chu)適(shi)應(ying)無(wu)鉛(qian)焊(han)料(liao)焊(han)接(jie)的(de)回(hui)流(liu)焊(han)爐(lu)。　　

此外
，采用無鉛焊料替代Sn／Pb焊料在解決汙染的同時，可能會出現一係列新的問題。例如Sn／Pb係列焊料中，Sn與Pb對H、Cl等元素的超電勢都比較高
，而無鉛焊料中A g、Zn、Cu等元素對H
、Cl的超電勢都很低，由於超電勢的降低而易引起焊接區殘留的H　、Cl離子遷移產生的電極反應，從而會引起集成電路元件短路。　

盡管當前無鉛焊料的研究開發和應用正走向深入研究階段，但根據世界各國的開發狀況來看
，要在短時間內研製出使用性能超過Sn—Pb共晶焊料的高性能的無鉛焊料是一件困難的事情。全麵考慮成本
、性xing能neng的de新xin型xing無wu鉛qian焊han料liao標biao準zhun尚shang未wei製zhi訂ding，其qi測ce試shi方fang法fa和he性xing能neng綜zong合he評ping定ding方fang法fa也ye有you待dai於yu在zai繼ji續xu的de研yan製zhi及ji應ying用yong過guo程cheng中zhong得de以yi解jie決jue，還hai有you許xu多duo工gong作zuo要yao做zuo。但dan是shi焊han接jie材cai料liao的de無wu鉛qian、無毒化方向已定，沒有別的選擇，隻有行動起來，投身到研究
、開發、推廣應用無鉛焊料的行列中去，為推動我國無鉛焊料的開發和應用，為地球村的環境保護作出應有的貢獻。