中心議題：

• 無鉛焊錫與傳統(tǒng)有鉛焊錫的區(qū)別
• 對(duì)無鉛替代物提出的要求
• 如何選擇無鉛焊接時(shí)的焊接溫度

解決方案：

• 常規(guī)焊點(diǎn)建議使用溫度選擇在350℃左右
• 無鉛焊接采用高頻渦流發(fā)熱原理

1.為什么要推行無鉛制程?
A.鉛的特性及對(duì)人體的危害：鉛（lead Pb），灰白色金屬，熔點(diǎn)為 327.5℃，加熱至 400--500℃時(shí)即有大量鉛蒸氣逸出，并在空氣中迅速氧化成氧化亞鉛而凝集為煙塵并四處逸散。在工業(yè)中與鉛接觸的行業(yè)主要有鉛礦開采，鉛燒繩索和精練、蓄電池制造、電子產(chǎn)品的焊接和電子元件的噴鉛作業(yè)等等。在以上接觸中鉛及其化合物主要通過呼吸產(chǎn)和消化道入侵人體造成鉛中毒，對(duì)人體健康構(gòu)成危害。美國(guó)環(huán)保署研究發(fā)現(xiàn)，鉛及其化合物是 17 種嚴(yán)重危害人類壽命和自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一。通常的職業(yè)性鉛中毒都是慢性中毒，其對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和血液系統(tǒng)都將造成干擾和傷害，其臨訂癥狀表現(xiàn)為頭昏頭痛、乏力、記憶力下降、惡心、煩躁、食欲不振、腹部脹痛、貧血、精神障礙等。

B.電子產(chǎn)品無鉛化的趨勢(shì)：隨著人類對(duì)自身健康意識(shí)的提高和全球范圍內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，為了盡可能減少鉛等重金屬對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人類的的侵害，歐美國(guó)家在 2006 年 7 月 1 日起全面實(shí)行電子產(chǎn)品無鉛化，中國(guó)也同樣在2006 年7月1日起要求投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)的電子住處產(chǎn)品不能含有鉛的成分。因此電子焊接中所使用的焊料（焊錫絲、焊膏等）將逐步摒棄傳統(tǒng)的錫鉛合金而采用幾乎純凈的錫。當(dāng)然不含任何雜質(zhì)的錫是不存在的，目前國(guó)際上對(duì)無鉛的標(biāo)準(zhǔn)尚無明確統(tǒng)一的定義，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）提案：電子裝聯(lián)用焊料中鉛的含量應(yīng)低于 0.1WT%，不過在無鉛焊料中通常會(huì)根據(jù)不同的產(chǎn)品要求，在錫料中參和一些銅和銀等其他金屬物質(zhì)來增強(qiáng)錫絲的活性焊點(diǎn)的電氣連接性能。

2.無鉛焊錫與傳統(tǒng)有鉛焊錫的區(qū)別以及我們對(duì)無鉛替代物提出的要求？
無鉛焊錫內(nèi)不含鉛，且溶點(diǎn)比傳統(tǒng)(63%錫+37%鉛)焊錫高。無鉛焊錫溶點(diǎn)范圍約從 217℃到226℃。我們對(duì)無鉛替代物提出的要求:

3.在更換無鉛焊料以后為什么普通常規(guī)焊臺(tái)無法滿足焊接工藝要求?
大多數(shù)的無鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統(tǒng)錫鉛焊料高。業(yè)界有少部分溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來處理，這就帶來了需要較高的焊接溫度。不過熔點(diǎn)只是決定焊接溫度的一個(gè)因素。例從錫鉛（Sn37Pb）的 183℃到 SAC305 的 217℃卻是提高了 34℃！這就使工藝窗口明顯的縮小。使工藝的設(shè)置、調(diào)整和控制都更加困難。市面上的普通控溫電烙鐵，雖然標(biāo)示可以設(shè)置到 400度或更高，但實(shí)際上其熱容量和回溫能力，在較冷的焊點(diǎn)情況下多不足以處理無鉛高溫焊接。在焊接時(shí)，熔點(diǎn)高出 34℃左右的無鉛錫絲耗熱能力相對(duì)較大，如果用普通的控溫焊臺(tái)在不提高溫度的條件下焊接（特別是焊點(diǎn)較大面積時(shí)），往往會(huì)因?yàn)闊崮苎a(bǔ)充不及而造成錫點(diǎn)毛刺，虛焊和焊接速度過慢等現(xiàn)象；因此為了達(dá)到合適的焊接效果勢(shì)必要求相應(yīng)提高烙鐵的焊接溫度，但提高焊接設(shè)置溫度的同時(shí)會(huì)帶來諸多負(fù)面影響，如：

4.由于無鉛焊錫的溶點(diǎn)較高，我們是否有必要提高焊臺(tái)的焊接溫度呢?
不一定需要的。最好的解決方法是使用回溫極快的焊臺(tái)來進(jìn)行無鉛焊接。這樣可以避免大幅提高焊接溫度的需要。因?yàn)楦邷貢?huì)加速氧化，提高焊接溫度有可能會(huì)造成焊接困難，影響溶錫的擴(kuò)散性及潤(rùn)濕性。雖然使用某些助焊劑可以有效改善焊接效果，但是會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，我們盡量使用環(huán)保的"免清洗"助焊劑。

5.在導(dǎo)入無鉛制程后以前的控溫焊臺(tái)還能繼續(xù)用嗎?
我們不能一概而論,有些情況下還是可以使用,如;客戶本來就僅僅把元器件焊好就可以且溫度高低對(duì)被焊元器件沒有太大影響.大多情況不建議繼續(xù)使用,因?yàn)橛捎跓o鉛焊料熔點(diǎn)的提升,以前的常規(guī)焊臺(tái)勢(shì)必通過提高焊接溫度來工作.而恰恰目前大多嬌嫩的元器件根本無法承受過高溫度的熱沖擊!若現(xiàn)在繼續(xù)用來做無鉛,勢(shì)必帶來更多焊接上的問題!

備注：
A. 需要保持以往傳統(tǒng)焊錫所使用的溫度去焊接
B. 需要嚴(yán)格控制焊咀溫度
C. 需要使用高熱回復(fù)性的大功率的焊臺(tái)
D. 配合焊點(diǎn)大小的同時(shí)，應(yīng)盡量選擇較大的焊咀進(jìn)行焊接，因焊咀越大設(shè)定溫度可以越低，熱量流失越少

6.無鉛制程后對(duì)焊臺(tái)提出的更高要求?
1． 產(chǎn)生的熱量更多，導(dǎo)熱能力更強(qiáng)
2． 回溫速度更快。
3． 控溫更準(zhǔn)確。
4． 耗材使用成本更低廉。

無鉛烙鐵與普通控溫焊臺(tái)的性能比較
A. 摒棄了傳統(tǒng)控溫烙鐵所采用的電阻式陶瓷發(fā)熱體的概念，即采用高頻渦流發(fā)熱原理（感應(yīng)加熱原理）。為取得一定的溫度來進(jìn)行焊接，必然要選擇相應(yīng)的加熱方式，有傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等，傳統(tǒng)的控溫烙鐵采用傳導(dǎo)的方式，即陶瓷發(fā)熱體產(chǎn)生一定的熱能通過接觸傳導(dǎo)給烙鐵頭并儲(chǔ)能使其達(dá)到滿足焊接的溫度；無鉛烙鐵則是通過在特制的感應(yīng)線圈上施加 400KHz的高頻交變電源，使其產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)使插入其中的磁性棒——烙鐵頭產(chǎn)生渦流，同時(shí)由于趨膚效應(yīng)烙鐵頭急速發(fā)熱，因此無鉛烙鐵的真正發(fā)熱體的烙鐵頭，與普通控溫電焊臺(tái)相比其省略了熱傳導(dǎo)過程，消除了看似必然的溫度分布梯度，因此發(fā)熱更顯迅速。

B. 溫度感應(yīng)器前置，焊接過程中烙鐵頭直接作用于焊接部位，焊嘴溫度如何直接影響焊接品質(zhì)是否良好，因此反映并控制烙鐵頭尖部的真正溫度是至關(guān)重要的。普通控溫電烙鐵的傳感器通常距離焊嘴頭部有 20mm 左右的距離，其反映的溫度非烙鐵頭嘴部實(shí)際溫度；而無鉛烙鐵的傳感器能伸至于烙鐵頭的頭部，敏感的反映頭部溫度，即焊接點(diǎn)的實(shí)際溫度，從而使熱能的補(bǔ)償和關(guān)斷更靈敏。

C. 基于以上A、B兩點(diǎn)，無鉛烙鐵不但適用于無鉛焊接，同樣也適用于大焊點(diǎn)焊接、快速連續(xù)焊接和規(guī)定低溫焊接。不需閑置很高的溫度，當(dāng)感應(yīng)烙鐵頭溫度有所下降的瞬間，90W 功率的加熱動(dòng)力使熱能即刻噴薄而出，完成良好的焊接，不會(huì)因冷焊而造成連接不牢等現(xiàn)象。

D. 一般控溫電焊臺(tái)如936型，多數(shù)情況下發(fā)熱芯都不是自然損壞，而是在發(fā)熱體固定不夠理想的狀態(tài)下由人為因素造成。無鉛烙鐵則采用特殊的卡口式固定方式使發(fā)熱體（感應(yīng)線圈）與手柄握把科學(xué)地固定成一體，從而避免了因?yàn)榕?dòng)烙鐵頭或發(fā)熱體而造成引絲折斷或電路短路現(xiàn)象。
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實(shí)用的功能
A. 烙鐵頭與發(fā)熱體（感應(yīng)線圈）采用分體設(shè)計(jì)方案，完全避免了其中之一損壞就必須一并更換的資源浪費(fèi)，相對(duì)于其他品牌大大節(jié)省使用成本，使工廠的生產(chǎn)成本更具競(jìng)爭(zhēng)力。

B. 密碼管理溫度 合適的溫度是焊接品質(zhì)得到保證的關(guān)鍵，產(chǎn)線管理者可以根據(jù)工藝要求用三位數(shù)密碼控制烙鐵溫度，使一般操作者不能隨意濫調(diào)溫度而對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)造成影響。

C. 自動(dòng)休眠及斷電功能 烙鐵頭的優(yōu)劣某種程度上也反映了烙鐵的好壞，如果一臺(tái)烙鐵在高溫下長(zhǎng)時(shí)間不使用，其烙鐵頭在沒有焊錫保護(hù)的情況下極易氧化，從而使可焊性下降，并且會(huì)大大縮短它的使用壽命。無鉛烙鐵會(huì)在超過 20 分鐘左右不使用本焊臺(tái)的情況下自動(dòng)降溫到 200℃，當(dāng)再次使用時(shí)自動(dòng)快速回溫至所設(shè)定的溫度；如果超過60分鐘左右不使用烙鐵則自動(dòng)切斷電源，這樣在保護(hù)烙鐵頭的同時(shí)也減小了能源的浪費(fèi)和安全事故的可能性。

D. 結(jié)構(gòu)牢固，外形美觀 外殼采用一次性鑄鋁，不會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)不周而象其他塑料外殼一樣容易造成燙壞或劃痕，同時(shí)也具有良好的散熱性能，相對(duì)提高了焊臺(tái)的線路性能的穩(wěn)定。

Weller，Hakko, Metcal等主要焊臺(tái)生產(chǎn)廠家的解決方案
A． Hakko的解決方案：（代表產(chǎn)品：Hakko931; Hakko938; Hakko951）
1. 提高焊臺(tái)的功率：從 60W 提高到 75W 甚至100W
2 提高焊筆的導(dǎo)熱性能：改變焊筆的結(jié)構(gòu)，將烙鐵頭與發(fā)熱體做成整體。
由于烙鐵頭與發(fā)熱體整體化，使用戶使用成本出現(xiàn)巨大提高。

B． Metcal的解決方案：（代表產(chǎn)品：MX500; SP200）
提高焊筆的導(dǎo)熱性能：改變焊筆的結(jié)構(gòu)，將烙鐵頭與發(fā)熱體做成整體。
由于烙鐵頭與發(fā)熱體整體化，亦使用戶使用成本出現(xiàn)巨大提高。

C． Weller 的解決方案：（代表產(chǎn)品：WS81； WSD81）
提高焊臺(tái)的功率：從50W 提高到80W
提高焊筆的導(dǎo)熱性能：改變導(dǎo)熱材質(zhì)。由一般合金改為貴金屬，提高導(dǎo)熱性能。

7.無鉛焊接時(shí)該如何選擇焊接溫度？該如何選擇烙鐵頭形狀？
對(duì)于無鉛焊接溫度的選擇，應(yīng)該考慮到 PCB 板的厚度、焊盤的大小、器件以及周圍是否有較大散熱面積，常規(guī)焊點(diǎn)建議使用溫度選擇在350℃左右，在滿足要求的情況下烙鐵頭的大小盡可能的選大的，因焊咀越大，熱容量越大，設(shè)定溫度可以較低，熱量流失越少。這樣的話焊接速度也會(huì)相對(duì)提高，保證焊接質(zhì)量。

8.應(yīng)用無鉛焊接后，焊咀壽命會(huì)大幅縮短! 如何對(duì)烙鐵頭進(jìn)行的正確維護(hù)及延長(zhǎng)壽命?
一般焊咀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部主要由銅制成，外面會(huì)鍍上鐵(鍍鐵層)，而鍍鐵層前端會(huì)鍍上錫(鍍錫層)，后端則會(huì)鍍上抗氧化的鉻。由于錫和鐵同樣屬于高活動(dòng)性的金屬，所以他們很容易會(huì)結(jié)合成混合金屬，特別是在高溫的狀態(tài)下。而且在焊接時(shí)所使用的助焊劑(特別是高活性的)亦是加速他們產(chǎn)生混合金屬反應(yīng)的催化劑。

烙鐵頭在首次使用時(shí)應(yīng)先將溫度調(diào)至250℃,然后清潔焊嘴，再加上一層新錫作保護(hù)，進(jìn)行焊接工作時(shí),先清潔焊嘴上的舊錫，再進(jìn)行焊接,之后放回烙鐵架,再次焊接時(shí)重復(fù)以上動(dòng)作。

烙鐵頭的基材是由傳熱較好的銅材構(gòu)成,表面電鍍了鐵\錫等物質(zhì),由于烙鐵頭工作在高溫狀態(tài)氧化迅速,因此在銅管內(nèi)另加了一個(gè)鋼管減緩氧化速度.在正常使用中應(yīng)及時(shí)清理鋼管中的氧化物,具體辦法是每天(或隔幾天)工作完成后取下烙鐵頭，頭部朝上底部朝下輕輕敲擊倒出氧化物。這樣便可完全防止烙鐵頭燒結(jié)在發(fā)熱芯上。

清潔海綿不宜太多水份,應(yīng)將多余水份擠去。這樣才可以使焊咀得到良好的清潔效果。使用非濕潤(rùn)的清潔海綿，會(huì)使焊咀受損而導(dǎo)致不上錫。

盡量使用低溫焊接，如果焊咀溫度超過470 度，它的氧化速度是380度的兩倍。

切不可將烙鐵頭在清潔海綿上擦干凈后放回烙鐵架,并經(jīng)常保持焊咀上錫，防止氧化,長(zhǎng)時(shí)間不使用要關(guān)閉電源。

焊接時(shí)，烙鐵頭上上錫位置盡量避免一直在同處上錫，以免局部腐蝕影響整支烙鐵頭的使用。

焊接時(shí)，請(qǐng)勿施壓過大，否則會(huì)使焊咀受損變形。

9.為什么焊咀表面不能上錫?
因以下情形導(dǎo)致焊咀產(chǎn)生錫和鐵的金屬間化合物且氧化迅速焊咀不上錫

10.如何恢復(fù)一個(gè)不上錫的烙鐵頭?
可用以下方法進(jìn)行操作：

A.將焊臺(tái)溫度降至 280度左右,把烙鐵頭放在潮濕的海綿上反復(fù)擦拭且不間斷的上新錫保護(hù),重復(fù)上面動(dòng)作只至烙鐵頭光亮上錫為止。

B.用80#聚亞安酯研磨泡沫塊或 100#金剛砂紙除去烙鐵頭鍍錫面上的污垢和氧化物。

C.日常合理的維護(hù)保養(yǎng)也可有效地阻止烙鐵頭不上錫。

備注：如果焊咀沾滿碳化助焊劑，焊咀便不能夠溶錫把足夠的熱量傳送到焊點(diǎn)上，因?yàn)楹妇资潜仨氁高^溶錫作為媒介傳送熱量的。此外，焊咀鍍鐵層會(huì)因?yàn)槿苠a不足而外露氧化，再加上錫和鐵的金屬間化合物氧化，焊咀便會(huì)迅速被損耗。在高溫情況下更容易產(chǎn)生此現(xiàn)象，所以應(yīng)盡量降低焊咀溫度。