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LED 灯珠无铅回流焊接工艺曲线设定灯珠无铅回流焊接工艺曲线设定传统的表面贴装技术（SMT） ，锡膏回流焊接是 SMT 关键工艺以锡铅（Sn-Pb）合金作 为主要焊料的锡膏，因其熔融温度低、流动性、可焊性和润湿性优良等优点被广泛应用[1] 随着人类对环境保护的关注，广泛使用的 LED 产品贴装也越来越趋向于无铅化研究[2] 表明无铅回流焊接较 Sn-Pb 合金回流焊相比具有焊料熔点高、焊接工艺窗口小、润湿性差 等缺点LED 灯珠规格众多，目前针对其无铅回流焊接工艺的研究报道较少，文中以长方 3014LED 灯珠为研究对象，讨论与其适合的无铅回流焊接工艺，以获得较好焊接效果 1 LED 灯珠及无铅锡膏的选用 文中选用深圳长方集团出品的长方 3014LED 灯珠，市面上有售 锡膏为较成熟的无铅焊料 95.5Sn3.8Ag0.7Cu[3]锡膏，Sn-Ag-Cu 系[4]合金焊料熔点 在 217℃附近，润湿性良好，抗热疲劳性能、化学性能均能满足 LED 灯珠等细间距电子元 件的焊接，能有效避免桥接缺陷的出现，可获得与 Sn-Pb 系合金相媲美的焊点力学性能 2 3014LED 灯珠无铅回流焊温度曲线的确定 借鉴 Sn-Pb 合金回流焊的典型温度曲线，目前工业上采用较多的无铅回流焊温度曲 线主要有梯形温度曲线和渐升式温度曲线[5]。

结合典型的温度曲线，针对 3014LED 灯珠 的特点和无铅焊料 95.5Sn3.8Ag0.7Cu 的性能，设计了回流温度曲线，如图 1 所示 图 1 无铅合金 95.5Sn3.8Ag0.7Cu 常规温度（实际焊点温度）曲线 2.1 预热区 预热区又可分为 3 个亚区，分别为升温区、保温区和快速升温区在升温区，采用 升温速率为 1.5～2.5℃/秒，最大升温速率不超过 3℃/秒，时间不超过 90 秒的加热工艺， 使温度从工作环境温度达到 130℃在此阶段，LED 线路板（PCB）从周围环境的温度达 到回流焊所需活性温度，焊膏内的较低熔点溶剂挥发，并降低对元器件之热冲击升温速 度不能太快，否则可能会引起锡膏中焊剂成分恶化，形成锡球、桥接等缺陷，同时使元器 件承受过大的热应力而翘曲另外，若焊接携带大功率大尺寸的 LED 灯珠的 PCB 时，为 了使整个 PCB 温度均匀，减少热应力造成的翘曲等缺陷，可参考相关的热处理工艺和实践 经验，在此区间进行缓慢升温和预热在保温区，采用<2℃/秒的升温速率，使保温区温度 介于 140～160℃之间，并保温 60～90 秒在该区焊剂开始活跃，并使 PCB 各部分在到达 回流区前润湿均匀，焊膏中还有没完全挥发完的溶剂进一步挥发。

在快速升温区间，这个 阶段也称助焊剂浸润区，温度快速升至焊膏的熔点这个阶段要求升温速率快，否则焊膏 中助焊剂活性会降低，焊料合金发生高温氧化，形成不良焊接接头该阶段，助焊剂清洗 焊接面的氧化层，并保持一定的焊接活性，便于在焊接区形成良好的金属间化合物 （Intermetallic Compounds，IMC）接头[6] 2.2 焊接区 焊接区（回流区）锡膏以高于熔点以上温度液相形式存在对于焊料 96.5%Sn/3.0%Ag/0.7%Cu，最高温度介于 235～245℃，熔点 225℃以上控制在 40～60 秒高 过 230℃的时间为 10～20 秒在此温度区间，锡膏中的金属颗粒熔化，发生扩散、溶解、 化学冶金，在液态表面张力作用下形成 IMC 接头同时，若峰值温度过高、回流时间过长， 可能会导致 IMC 晶粒过大生长，力学性能和电性能受到影响，焊点高温氧化严重、颜色变 暗，同时热熔小的元器件可能受损等若温度太低、回焊时间短，可能会造成焊料与 PCB 不能完全润湿，形成球状焊点，影响导电性能，对具有较大热容量的元器件来说，热量不 足，焊点连接不牢固形成虚焊焊接区温度和回流时间的工艺确定，对于特定 LED 灯珠和 不同的 PCB，还有待进一步的研究。

2.3 冷却区 离开焊接区后，基板进入冷却区在此阶段，降温速率≤4℃/s，若冷却速率太快， 巨大的热应力可能会造成焊点产生冷裂纹、LED 灯珠炸裂甚至造成 PCB 的变形，使 PCB 灯条报废若冷却速率太慢，焊点结晶时间长，形核率低，足够的能量会使 IMC 晶粒长得 过于粗大，难以形成细小晶粒的 IMC 接头，使焊点强度变差，甚至 LED 灯珠发生移位 3 结束语 讨论了 3014LED 灯珠基于 96.5%Sn/3.0%Ag/0.7%Cu 无铅焊料的回流焊工艺，重点 绘制了无铅回流焊接工艺曲线，分析了无铅回流焊工艺升温预热区、焊接区（回流区）和 冷却区等各阶段所受温度的影响，为 LED 灯珠无铅回流焊接提供针对性数据和工艺参考 但 LED 灯珠无铅回流焊接工艺不够完善，还存在缺陷，比如特定 LED 灯珠和不同的 PCB 对回流区工艺的影响、焊接气氛的影响以及焊点 IMC 接头微观结构影响还需进一步探讨 参考文献 [1]Goosey M. An overview of the current status of lead-free assembly and related issues[J].Circuit Wor1d，2003，29（4）：23. [2]何柏林，于影霞，张馨.无铅钎料的研究现状及进展[J].热加工工艺，2006（15）： 54. [3]Ahmed S， Islam M N， Chan Y C. Interfacial reactions of BGA Sn-3.5%Ag- 0.5%Cu and Sn-3.5%Ag solders during high-temperature aging with Ni/Au metallization [J].Mater Sci Eng， 2004（113）：184-189. [4]Janne J.Sundelin， Sami T.Nurmi. Mechanical and micro-structural properties of SnAgCu solder joints [J]. Mat Sci Eng A，2006（420）：55-62. [5]安彤.焊锡接点金属间化合物（IMC）微结构演化与微观-宏观力学行为关系研究 [D].北京工业大学，2014. 作者简介：冯博楷（1980-） ，男，汉族，讲师，主要从事材料加工研究。