无铅焊锡与电镀工艺制程

无铅焊锡与电镀制程

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一．二．

三．

焊接的原理

锡须的原理

无铅电镀

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一． 焊接的原理：

1．定义：焊接过程实际上是焊料熔化及锡和熔融的焊料之间互相熔解，最后冷却形成一个新的均匀合金的过程。 焊料熔化

熔融焊料浸润镀层，清除氧化物，降低了表面张力 锡镀层熔化

各组分互相渗透，晶格重新排列 冷凝成均匀合金

2．元素周期表和相似相融规则。

银（961℃）

强度提高 熔点提高

强度降低 熔点下降

铋 （271℃） 锡 （232℃） 铜（1083℃）

熔点提高 抗蚀提高

强度降低 熔点下降

锌（420℃） 实用文档

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★为何选用锡做为焊接的主要成份：A：锡的原子小，易进入其它金属晶格，形成合金。 B：锡的熔点低，焊接需要的能量少。

C：锡的导电性较好，化学性质较稳定。 3.无铅焊料的性能比较：

合金主要成份 Sn-Ag系 Sn-3.5Ag-0.7Cu Sn-Zn系 Sn-8.8Zn-X Sn-Bi系 Sn-57Bi-1Ag Sn-3.5Ag-0.7Cu系 Sn-0.7Cu(Ni) 应用注意点 因熔点较高，注意元器件/PCB的适应性与回流焊峰值温度的控制。 注意环境是否对SMT焊点有影响（氮气保护）。焊接强度下降，脆性增加。 注意元件电极/PCB焊盘涂层中Pb的影响。焊接强度下降，脆性增加。 注意焊接温度与时间的控制以及预热温度应到位。 表一：已实用化的无铅焊料品种： 工艺 回流焊 适用温度（℃） 高温系 （230-260） 中温系 （215-225） 低温系 （150-160） 波峰焊 高温系 （250-260）

表二：焊料合金特性：

金属 原子序数 电阻系数 μΩ/cm Cu 29 1.63 1083 Sn/0.7Cu 0.7% 金属间化合物 熔点 ℃ 金属在Sn合金中的比例 合金组织类型 实用文档

内部资料 严禁拷贝 Ag Zn Bi Sn Pb 47 30 83 50 82 1.58 6.0 118 11.3 20.7 961 420 271 232 327 Sn/3.5Ag Sn/9Zn Sn/58Bi 3.5% 9% 58% 金属间化合物 置换固溶体 置换固溶体 纯金属 置换固溶体 Sn/10Pb 10% 影响因素 1.镀层表面状态 4.无铅电镀制程中影响镀层可焊性的因素比较；

改善措施 1.采用较强的助焊剂或重镀。 2.加强清洗和包装。 1.加镀锡提高含锡比例。 2.重熔或加保护处理。 可焊性降低的可能原因 1.表面氧化层过厚或有腐蚀。 2.杂质沾污。 2.镀层合金结构 1.合金比例异常，熔点过高。 2.结晶较粗，易氧化。（雾锡） 3.异种杂质共沉积，阻碍锡的自由流动。 3.做好镀液维护，防止杂质积累。 4. 存在金属间化合物。 3.镀层厚度 4.环境的影响 1.镀层太薄， 1.潮湿环境加速腐蚀和氧化 4.降低合金元素比例。 1.加镀锡。 1.将产品隔离保存。 实用文档

内部资料 严禁拷贝 5.时间因素 1.存放过久造成表面氧化和素材中的金属1减少存放时间。 扩散到镀层中。 6.素材因素 1.素材含活泼金属易扩散到镀层中改变了1.加镀镍底层，阻碍扩散。 合金比例。 结论：

为改善无铅镀层的焊接性能，需考虑以下几点：

1.尽量选用非金属间化合物镀层（例如锡铋），提高含锡比例。 2.提高镀镍和镀锡的厚度。（同时考虑成本和装配需要）。

3.尽量选用致密的镀层（亮锡），并采用适当的后处理提高抗氧化能力。 4.减少存放时间，隔离空气包装产品。

二． 锡须的原理：

1.金属的扩散和应力的释放是锡须产生的根源。

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Cu.Ag.Bi等阻碍了SnCu进入Sn层导致较软的Sn被Sn在电镀时过分密集 Sn(Cu.Ag.Bi等) 弱 Ni 强

Cu(Zn) 未镀Ni时Cu和Zn的扩散加强。 镀Ni时Cu和Zn的扩散减弱

随着时间流逝，Cu和Zn穿过Ni层进入Sn层

结论：为减小锡须的形成，需考虑以下几点：

1 选用金属间化合物镀层（例如锡铜）或其它合金镀层，避免用纯锡。 2. 提高镀镍和镀锡的厚度。（同时考虑成本和装配需要）。 3. 选用疏松，应力较低的镀层，粗化结晶。（例如雾锡）

三.无铅电镀：实用文档

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1.电镀的原理：

+ 直流电源 - Sn Sn2+ Sn 阳极 阴极 电镀液 Sn Sn2+ Sn 2.电镀流程简介：

放料

电解除油水洗

水洗

镀镍

活化

活化

选择镀金

水洗

水洗

镀锡

活化

后处理

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吹烘干收料

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3.各种无铅电镀制程的比较：

镀层种类镀浴种类 亮SnAg 雾SnBi 亮SnCu 亮纯Sn 雾纯Sn 烷基磺酸差烷基磺酸良+易-差烷基磺酸良难差烷基磺酸好烷基磺酸好镀浴安定性镀浴管理 难+差 易+好无可可易易+好无可可易镀层均匀性镀层置换滚镀挂镀 银置换难-可铋置换可可可铜置换可可可 高速电镀阳极可 不溶性有氧化Sn /不溶有氧化SnCu/Sn有氧化Sn无Sn无阳极副反应废水成分 BOD/COD 难-高BOD/COD难-高-BOD/COD难+低+可BOD/COD易低可BOD/COD易低可废水处理性镀浴成本 现有设备利用合金比例%熔点℃硬度不可96.5221可 95-98.221098-99.5100232100232 227-30015-30 13-2015-25 14-1510-12实用文档

内部资料 严禁拷贝 焊锡性 B+A ACB CB BB CB 焊锡强度 弯曲龟裂性锡须抑制性A-AA A-BACBA+B B+C 镀层抗氧化性总结：

B+ C1.锡镀层可焊性的关键在于增加锡的流动性，并减少各种杂质的共沉积，防止氧化和腐蚀的发生。2.抑制锡须的关键在于抑制锡的流动性，并减少镀层的内应力。

3. .抑制锡须的措施易导致镀层可焊性的下降，必须同时采取其它措施提高可焊性。

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