当生产符合RoHS指令的电子产品时,必须从众多的元器件、电路板和设备中做出许多选择,其中最重要的选用何种无铅焊料。

广泛的研究表明,没有一种无铅合金可以直接替换铅锡合金。因此,人们花了很大力气研究和开发能够代替铅锡焊料的合金。虽然这些合金中的每一种都各有优劣,有些合金因其出色的性能使其很有可能代替铅锡合金。

需要理解的重要一点是,与铅锡合金相比,这些无铅合金的可靠性很难说更高或更低,无铅合金的可靠性参差不齐,生产商应该在他们自己的生产条件下进行测试。下面是一些最可行和常用的无铅合金。

可在低温下使用的锡铋合金

大多数无铅合金的熔点比铅锡合金的183℃要高。这让人们担心在进行回流焊时,可能对元器件和电路板造成潜在的热损伤。

在目前所广泛使用的合金中,只有成分为Sn42/Bi58和Sn42/Bi57/Ag1的锡铋和锡铋银合金的特性与此相反,这两种合金会在138℃的温度下熔化(处理温度大约是170℃)。然而,这两种合金不具备恶劣环境下使用或是高可靠性设备所需的抗疲劳特性,因此只是用在一些消费类电子产品中。

可在SMT中使用的SAC305

SAC305的成分是96.5%的锡、3%的银和0.5%的铜,锡银铜(Sn/Ag/Cu,“SAC”)系列合金比其他无铅合金有一些优势,包括供应充足的原材料,对大多数应用来说足够的可靠性,以及对无铅合金来说相对低的熔化温度(218℃)。含银3%的SAC305合金是成本最低的SAC合金,大多数生产商会使用SAC305作为SMT焊接时的焊料涂层。SAC305在235～245℃的SMT回流焊峰值温度下具有良好的性能。

成本较高的SAC387和SAC405

SAC387包含95.5%的锡、3.8%的银和0.7%的铜,SAC405包含95.5%的锡、4%的银和0.5%的铜,这些合金引起了欧洲和北美的许多组织的极大关注。但是,与SAC305相比,在这两种合金中额外的银的真正影响还有一些疑问。

IPC(http://www.ipc.org)的一份研究报告指出,这些合金中过多的银(和成本)并没有明显改善性能和可靠性。它们在235～245℃的SMT回流焊温度下的性能是最好的。

用于波峰焊的SN100C

SN100C的成分包括锡、铜、少量的镍和锗(SN99.3/Cu0.65/Ni0.05/Ge),自1999年以来已经被广为采用,并在波峰焊中体现出许多优势,包括更干净的焊点、低的铜溶解率、良好的回流焊参数,减少了缺陷。SN100C在227℃时熔化,并且在260～270℃的波峰焊温度和240～250℃的回流焊峰值温度下表现出良好的性能。SN100C和SAC305互相兼容,因此许多生产商在SMT生产中使用SAC305,在波峰焊时使用SN100C。

抗机械疲劳的CASTIN

CASTIN锡/银/铜/锑(Sn96.2/Ag2.5/Cu0.8/Sb0.5)合金只包含2.5%的银,比其他SAC合金的成本都低。像SN100C,CASTIN具有低的铜溶解率,还具有抗锡瘟能力,以及出色的抗热和机械疲劳的特性。由于具有优异的测试参数,CASTIN在BGA球焊接中被广泛采用。CASTIN的熔点是217℃,在235～245℃的回流焊峰值温度下的性能最好。