中心議題：

• 無鉛焊錫與傳統(tǒng)有鉛焊錫的區(qū)別
• 對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，對人體健康構(gòu)成危害。美國環(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：隨著人類對自身健康意識的提高和全球范圍內(nèi)環(huán)保意識的增強(qiáng)，為了盡可能減少鉛等重金屬對環(huán)境的污染和對人類的的侵害，歐美國家在 2006 年 7 月 1 日起全面實(shí)行電子產(chǎn)品無鉛化，中國也同樣在2006 年7月1日起要求投放市場的國家重點(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，目前國際上對無鉛的標(biāo)準(zhǔn)尚無明確統(tǒng)一的定義，國際標(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較大，如果用普通的控溫焊臺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铀傺趸?，提高焊接溫度有可能會造成焊接困難，影響溶錫的擴(kuò)散性及潤濕性。雖然使用某些助焊劑可以有效改善焊接效果，但是會對環(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)焊臺勢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
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.無鉛制程后對焊臺提出的更高要求?
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，這個(gè)磁場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，不會因冷焊而造成連接不牢等現(xiàn)象。

D. 一般控溫電焊臺如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)成本更具競爭力。

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，如果一臺烙鐵在高溫下長時(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，并且會大大縮短它的使用壽命。無鉛烙鐵會在超過 20 分鐘左右不使用本焊臺的情況下自動(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，相對提高了焊臺的線路性能的穩(wěn)定。

Weller，Hakko, Metcal等主要焊臺生產(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相對提高，保證焊接質(zhì)量。

8.應(yīng)用無鉛焊接后，焊咀壽命會大幅縮短! 如何對烙鐵頭進(jìn)行的正確維護(hù)及延長壽命?
一般焊咀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部主要由銅制成，外面會鍍上鐵(鍍鐵層)，而鍍鐵層前端會鍍上錫(鍍錫層)，后端則會鍍上抗氧化的鉻。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。使用非濕潤的清潔海綿，會使焊咀受損而導(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)，請勿施壓過大，否則會使焊咀受損變形。

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。