自动化贴片焊接生产技术

自动化贴片焊接生产技术随着电子技术与资讯产业的飞跃发展,在电子产品的生产过程中。SMT技术的出现从根本上改变了传统的电子生产形式,成为现代电子技术一个新的里程碑。在SMT系列技术中,贴片机技术是最体现高科技、自动化生产,最具有挑战性的技术。中国SMT技术已经走过25年，而SMT锡焊技术是SMT技术重要组成部分。一、SMT锡焊技术回顾通过这几十年的探索我们可以看出SMT技术与锡焊技术有着非常重要的关系。SMT锡焊技术包括手工焊、自动焊以及再流焊技术。上世纪80年代是我国锡焊技术从手工焊走向自动焊发展的成熟时机，也是形成近代锡焊技术理论的重要时期。SMT技术起源于上世纪80年代，但是有关锡焊技术的文献资料并不多，主要有美国人H.H.Manko所写的“Solderandsoldering”、日本人田中和吉和大直泽等人的专著，以及许多散布在期刊上的论文。同时，为了行业的发展上世纪80年代中期电子工业部发起的元器件引线可焊性的研讨，这是一次展现我国锡焊技术水平的重要会议，会议认同63/37和60/40锡铅焊料成为电子制造锡焊技术的主流焊料，同时探讨了焊料与母材结合的机理以及可焊性的测试方法等，对推动我国锡焊技术的发展起到了重要的作用，同时为SMT锡焊技术发展做好了前期准备。本次会议中汇集了我国自行研究和国外有关SMT技术的论文。纵观历史，80年代以来我国锡焊技术的成长历程：1、1981年：元器件引线可焊性攻关、整顿搪锡工艺。2、1981年：元器件引线化学处理研究3、1982年：长寿命烙铁头研制与应用4、1983年：抗氧化焊料研制与应用5、1984年：固定助焊蜡应用试验6、1985年：元器件引线可焊性工艺认定，采用润湿称量法进行可焊性测试7、1986年：在上海科学会堂作“锡焊技术与可靠性”报告（约有300多人参加）8、1987年：激光红外焊点检测技术研究9、1987年：受中国科协等六单位聘请编写：“可靠性工程与管理”电视讲座教材“锡焊技术与可靠性”，1989年由人民邮电出版社出版10、1988年：主持“加强黑白电视机锡焊质量管理，提高焊锡质量”全面质量管理项目，使焊点不良率从20000PPM到5000PPM。11、1989年：加强外协焊料、焊丝、助焊剂和印制板元器件质量管理控制和认证。12、1990年：制定提高焊接质量，降低焊点不良率，工艺管理11条措施。回顾81年到90年，我们在SMT技术上付出了不少心血，“可靠性工程与管理”电视讲座，“锡焊技术与可靠性”教材一书。这套电视讲座和函授教材共有9本，即《一、可靠性工程与管理电视讲座教材》、《二、可靠性管理》、《三、可靠性数学》、《四、可靠性物理》、《五、可靠性设计》、《六、可靠性试验》、《七、环境试验》、《八、锡焊技术与可靠性》、《九、机械可靠性》。上世纪末本世纪初是全球绿色电子制造发展的重要时期，也是SMT锡焊技术从有铅到无铅发展的重要时期。为现在SMT锡焊技术发展打下了基础。二、SMT无铅锡膏进展锡焊技术锡膏是前提条件，随着环保意识的增强以及人们越来越注重身体健康。欧盟在2006年7月1日全面禁止有铅电子产品进入，我国于2007年3月1日正式公布《电子产品污染控制办法》，绿色电子制造已成为全球发展趋势，无铅锡膏已成为世界各国研发的热门课题，国际先进品牌的无铅锡膏如阿尔法、田村、千住等已进入中国市场。目前国际上普遍采用的是锡银铜无铅锡膏，其主要成分锡粉为日本千住公司的专利产品无铅合金锡银铜（Sn96.5%Ag3%Cu0.5），虽然其熔点（217-219℃）高于有铅锡膏的熔点（183℃），但符合环保要求，且可靠性强，是使用较广的第一代无铅锡膏。但该产品由于银含量过高，且有日本千住的专利垄断，因此价格昂贵。而从2007年开始，美国、日本、中国等纷纷开发研究第二代高性价比无铅锡膏。所谓第二代高性价比无铅锡膏，锡粉由低银或无银合金组成，助焊剂中卤素含量低或完全不含卤素。上海华庆公司通过多年研究，所开发的第二代高性价比无铅锡膏，由自主开发的含非离子卤化物的松香助焊剂和低银锡银铜（Sn99%Ag0.3%Cu0.7%）锡粉混合而成，不但质量、可靠性强、锡膏寿命高、可焊性好，且贵金属银含量只有第一代无铅锡银铜锡膏的1/10，大大降低了生产成本，并有效避开了国外专利。该产品属第二代低银无铅锡膏，在无铅锡膏市场具有明显的市场竞争优势，同时该公司正在研发的熔点更低、成本更低的锡铋铜（Sn82.5%Bi17%Cu0.5%）无铅锡膏，该产品可填补国内外空白。电子工业用锡铅焊料已有五十多年的历史，近年来为了减少铅对环境的污染和人类健康的影响，世界各国相继研发出各种无铅焊料，如锡银系、锡铜系、锡铋系、锡锌系等无铅焊料。目前主流的无铅锡膏为锡银铜无铅锡膏，锡银铜系的主流无铅合金为Sn96.5%Ag3%Cu0.5，熔点为217-219℃，具有较好的性能，但由于含银量较高，造成锡膏的性价比较低，因此目前世界上正开发第二代低银（0307）以替代高银无铅锡膏（305）。此外，由于锡银铜合金熔点大大高于锡铅(Sn63/Pb37)合金183℃的熔点，其再流焊峰值温度在235℃以上，大大高于锡铅(Sn63/Pb37)锡膏再流焊峰值温度（210-230℃）。目前可以达到或接近锡铅合金(Sn63/Pb37)熔点（183℃）的合金有锡锌（Sn91%Zn9%）合金，其熔点为199℃；但由于锌极易氧化，可焊性差，很难制成优良的锡膏。而锡铋（Sn52%Bi48%）合金由于其熔点温度为139℃，虽然可焊性好，但熔点太低，可靠性较差。同时，典型无铅锡膏合金（如：Sn96.5%Ag3.5%,Sn96.5%Ag3%Cu0.5%等）由于所需再流峰值温度较高，容易对耐热性差的元件或PCB造成损伤，因此锡银铜Sn96.5%Ag0.3%Cu0.7和锡铋铜Sn82.5%Bi17%Cu0.5无铅锡膏成为当前开发研究的方向。综上所述我们可以看出第二代高性价比无铅锡膏主要是以无铅化、无卤化、低银化以及多品种方向发展。现在市场上主要品种有低银锡银铜和低温锡铋铜无铅锡膏。而未来将是个多品种的无铅锡膏时代，以适应环保、能源和成本的挑战。我们深信随着科学技术的进步，可靠性数据的积累以及大量的生产实践，最终将出现一种或几种无铅锡膏来取代有铅锡膏，以完成无铅化的转换。在未来25年，将是我国从SMT大国走向SMT强国的时期，我们应该为自己SMT工程发展设计蓝图，以适应国内竞争的形势。“奋斗不止，生命不息”，让我们为SMT事业再创辉煌而努力奋斗吧！