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／Pb焊han料liao以yi其qi優you異yi的de性xing能neng和he低di廉lian的de成cheng本ben，一yi直zhi得de到dao人ren們men的de重zhong用yong，現xian已yi成cheng為wei電dian子zi組zu裝zhuang焊han接jie中zhong的de主zhu要yao焊han接jie材cai料liao。但dan是shi
，鉛qian及ji其qi化hua合he物wu屬shu於yu有you毒du物wu質zhi，長chang期qi使shi用yong會hui給gei人ren類lei生sheng活huo環huan境jing和he安an全quan帶dai來lai較jiao大da的de危wei害hai。從cong保bao護hu地di球qiu村cun環huan境jing和he人ren類lei的de安an全quan出chu發fa，限xian製zhi使shi用yong甚shen至zhi禁jin止zhi使shi用yong有you鉛qian焊han料liao的de呼hu聲sheng越yue來lai越yue強qiang烈lie，這zhe種zhong具ju有you悠you久jiu應ying用yong曆li史shi的deSn／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。　　

人ren體ti通tong過guo呼hu吸xi
，進jin食shi
，皮pi膚fu吸xi收shou等deng都dou有you可ke能neng吸xi收shou鉛qian或huo其qi化hua合he物wu
，鉛qian被bei人ren體ti器qi官guan攝she取qu後hou
，將jiang抑yi製zhi蛋dan白bai質zhi的de正zheng常chang合he成cheng功gong能neng
，危wei害hai人ren體ti中zhong樞shu神shen經jing
，造zao成cheng精jing神shen混hun亂luan、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400dun。dangxiayushizhexieqianbianchengrongyushuideyanlei，zhujianrongjiewuranshui，tebieshizaiyusuanyushi，yuzhongsuohandexiaosuanheyansuan，gengcushiqianderongjie。duiyuyinyongdixiashuiderenmen
，suizheshijiandeyanchang，qianzairentineidejilei，jiuhuiyinqiqianzhongdu。

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
、自zi來lai水shui管guan等deng生sheng產chan和he應ying用yong中zhong禁jin止zhi使shi用yong鉛qian和he含han鉛qian焊han料liao。但dan該gai法fa案an對dui電dian子zi工gong業ye產chan生sheng的de效xiao能neng並bing不bu大da，在zai電dian子zi產chan品pin中zhong禁jin止zhi使shi用yong含han鉛qian焊han料liao進jin展zhan緩huan慢man。歐ou洲zhou和he日ri本ben等deng發fa達da國guo家jia對dui焊han料liao中zhong限xian製zhi鉛qian的de使shi用yong也ye很hen關guan注zhu。對dui於yu居ju住zhu環huan境jing意yi識shi較jiao強qiang的de歐ou洲zhou，歐ou盟meng於yu1998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

，Sb還hai稍shao具ju毒du性xing，這zhe兩liang種zhong合he金jin體ti係xi的de開kai發fa和he應ying用yong較jiao少shao。實shi際ji上shang二er元yuan係xi合he金jin要yao做zuo成cheng為wei能neng滿man足zu各ge種zhong特te性xing的de基ji本ben材cai料liao是shi不bu完wan善shan的de，目mu前qian最zui常chang見jian的de無wu鉛qian焊han料liao主zhu要yao是shi以yiSn—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；蠕ru變bian特te性xing好hao
，並bing增zeng大da了le合he金jin的de拉la伸shen強qiang度du，但dan延yan展zhan性xing變bian壞huai，變bian得de硬ying而er脆cui，加jia工gong性xing差cha，不bu能neng加jia工gong成cheng線xian材cai使shi用yong。總zong之zhi，目mu前qian雖sui然ran已yi開kai發fa出chu許xu多duo可ke以yi替ti代daiSn—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：要yao開kai發fa新xin型xing的de氧yang化hua還hai原yuan能neng力li更geng強qiang和he潤run濕shi性xing更geng好hao的de助zhu焊han劑ji，以yi滿man足zu無wu鉛qian焊han料liao焊han接jie的de要yao求qiu。助zhu焊han劑ji要yao與yu焊han接jie預yu熱re溫wen度du和he焊han接jie溫wen度du相xiang匹pi配pei，而er且qie要yao滿man足zu環huan保bao的de要yao求qiu。迄qi今jin為wei止zhi，實shi際ji測ce試shi證zheng明ming免mian清qing洗xi助zhu焊han劑ji用yong於yu無wu鉛qian焊han料liao焊han接jie更geng好hao。　　

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、zhuhanjizhizaoshangheyuanqijianzhizaoshangsizhejiandexietiaozuoyongyouhendaguanxi

，qizhongzhiyaoyouyifangpeihebuhao，jiuhuiduituiguangyingyongwuqianhanliaochanshengzhangai。muqian，hanjieshebeizhizaoshangyijingkaishixingdong，zhengzaituichuhuojijiangtuichushiyingwuqianhanliaohanjiedehuiliuhanlu。　　

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。