天線產(chǎn)品無鉛焊料選型分析研究

王大明 王普鋼 廖科述

摘 ?要：隨著海外市場的拓展，高質(zhì)量、高互調(diào)天線產(chǎn)品需求急劇提升，又因?yàn)槿A互調(diào)與焊點(diǎn)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。為了提升高性能天線互調(diào)良率，評(píng)估引入更優(yōu)質(zhì)的無鉛焊錫材料成為天線行業(yè)的迫切需求，本文主要講述了SnAgCu系列焊料在天線產(chǎn)品焊接工藝中使用的可靠性及對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，此方式可以有效地選出高性能、高質(zhì)量、高可靠性的無鉛焊料，填補(bǔ)了天線行業(yè)無鉛焊料選型的空白，降低了選型的難度。

關(guān)鍵詞：無鉛焊料;助焊劑;溫度沖擊試驗(yàn);SnAgCu

中圖分類號(hào)：TN82 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）13-0041-04

Selection and Analysis of Lead-free Solder for Antenna Products

WANG Daming，WANG Pugang，LIAO Keshu

（Comba Telecom（Guangzhou）Co.，Ltd.，Guangzhou ?510730，China）

Abstract：With the expansion of overseas market，the demand for high-quality and high-intermodulation antenna products has increased dramatically，because the third-order intermodulation is directly related to the quality of solder joints. In order to improve the yield of high performance antenna intermodulation and evaluate the urgent need of introducing better lead-free solder materials into antenna industry，this paper mainly describes the reliability of SnAgCu series solder used in the welding process of antenna products and the stability of product indicators. The results show that this method can effectively select high performance，high quality and high reliability lead-free solder，fill the blank of lead-free solder selection in antenna industry，and reduce the difficulty of selection.

Keywords：lead-free solder;scaling powder;temperature impact test;SnAgCu

0  引 ?言

隨著國內(nèi)市場的飽和，海外天線產(chǎn)品需求增多，且高質(zhì)量天線趨勢日益明顯，海外產(chǎn)品均需滿足RoHS標(biāo)準(zhǔn)，需采用無鉛焊料，目前公司使用的無鉛焊料主要為三個(gè)品牌。在某重點(diǎn)客戶的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)（在10倍的放大鏡下）合路器板焊點(diǎn)開裂現(xiàn)象。為了提高產(chǎn)品無鉛焊接質(zhì)量，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，迫切需要導(dǎo)入更優(yōu)質(zhì)的無鉛焊料，以滿足更高的天線質(zhì)量要求，現(xiàn)對(duì)于多種優(yōu)質(zhì)無鉛焊料進(jìn)行焊接試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)比出最優(yōu)焊料進(jìn)行導(dǎo)入。

本文主要研究不同品牌的SnAgCu系列無鉛焊錫絲，通過對(duì)比分析不同品牌SnAgCu系列焊料的焊點(diǎn)良率和焊點(diǎn)可靠性，研究其在天線產(chǎn)品上的性能表現(xiàn)。主要在焊點(diǎn)合格率、光澤度、潤濕性、流動(dòng)性、煙塵、氣味、錫珠、助焊劑殘留、焊點(diǎn)可靠性等多項(xiàng)性能綜合對(duì)比，最后根據(jù)實(shí)際焊接效果和產(chǎn)品指標(biāo)表現(xiàn)，判斷其焊接性能。

1 ?天線行業(yè)無鉛焊料的使用情況

在天線行業(yè)，無鉛焊料的主流使用為SnAgCu系列焊料、SnAg系列焊料、SnBiAg系列焊料、SnCu系列焊料等，根據(jù)焊接成本、焊接效率、焊接性能以及產(chǎn)品效益等綜合考慮，SnAgCu系列焊料對(duì)天線產(chǎn)品較為適用，各方面產(chǎn)品性能和可靠性都能滿足市場要求，然而市場上紛亂復(fù)雜多組成的無鉛焊料會(huì)給廠家選擇合適的焊料帶來很大的困難，每個(gè)廠家都有自己專門的配方，往往成分的微調(diào)和助焊劑含量的差異都能帶來截然不同的焊接性能和參數(shù)，所以本文著重講述了在SnAgCu系列焊料選擇時(shí)，在哪些方面對(duì)比分析，才能得到一款優(yōu)秀的、高性能的焊料，具體在下列幾方面講述：焊接性能良好、流動(dòng)性良好、無潛在的電解腐蝕或晶須生長、成本適中、適用于各種不同形式等等。因此，為了確定天線產(chǎn)品使用的最佳無鉛焊料，我們做了SnAgCu系列焊料的對(duì)比研究分析，以期作為錫鉛共晶合金的最佳替代者。

2 ?SnAgCu系列焊料焊接性能對(duì)比

2.1 ?實(shí)驗(yàn)對(duì)比方案

（1）為了確定最佳的天線產(chǎn)品無鉛焊料，選取A、B、C、D、E、F、G、H共8種無鉛焊料作為實(shí)驗(yàn)焊料。

（2）每種焊料各焊接五塊合路器板，共焊接20個(gè)芯線焊點(diǎn)、20個(gè)外導(dǎo)體焊點(diǎn)（分別有402和405兩種規(guī)格電纜），對(duì)比焊點(diǎn)合格率。

（3）對(duì)比焊點(diǎn)技術(shù)性能與可靠性及產(chǎn)品指標(biāo)合格率，作出最佳的選擇。

2.2 ?物理性能

相同焊點(diǎn)采用相同的焊接條件（焊接溫度、焊接時(shí)間、烙鐵頭、操作人員），如圖1、2所示。

（1）用10倍放大鏡觀察焊點(diǎn)表面質(zhì)量，如圖3所示。

（2）405電纜焊點(diǎn)的合格率統(tǒng)計(jì)如表1所示。

（3）用10倍放大鏡觀察焊點(diǎn)表面質(zhì)量，得到的402電纜焊點(diǎn)合格率統(tǒng)計(jì)如表2所示。

（4）通過焊點(diǎn)合格率可以得出，A、B、C、D、E、F、G、H這8種不同品牌無鉛焊料的優(yōu)劣排序：E、B>C>D、G>F>H>A。

2.3 ?焊接實(shí)際效果對(duì)比

2.4 ?產(chǎn)品性能指標(biāo)合格率具體數(shù)據(jù)對(duì)比

2.5 ?焊點(diǎn)流動(dòng)性

焊點(diǎn)流動(dòng)性是優(yōu)良焊料的重要參考指標(biāo)之一，會(huì)影響到焊點(diǎn)的可靠性，焊點(diǎn)流動(dòng)性可以通過潤濕時(shí)間來表示。不同品牌的SnAgCu系列焊料比較數(shù)據(jù)如表5所示，同樣條件下其潤濕能力按如下順序：B>E、F>C、D、G、H>A，同時(shí)也可以看出E與F相差甚微。

2.6 ?無鉛焊點(diǎn)可靠性實(shí)驗(yàn)

焊點(diǎn)的可靠性在天線產(chǎn)品中是很重要的一項(xiàng)指標(biāo)，焊點(diǎn)除了滿足產(chǎn)品基本的性能指標(biāo)外，還要通過同種環(huán)境、同種焊接條件，來對(duì)比不同品牌這唯一變量的可靠性差異。焊點(diǎn)的可靠性檢驗(yàn)方法主要有外觀檢查、X-TRAY檢查、強(qiáng)度（抗拉力）、疲勞壽命、跌落試驗(yàn)、車載震動(dòng)等。

2.6.1 ?試驗(yàn)方案

選取合格的物料，先焊接外導(dǎo)體再焊接芯線，最后焊接底座，所有相同焊點(diǎn)采用相同的焊接條件（焊接溫度、焊接時(shí)間、烙鐵頭、操作人員），具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

2.6.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）焊點(diǎn)拉脫力實(shí)驗(yàn)。在相同的焊接環(huán)境和焊接條件下，對(duì)不同品牌焊料焊接的焊點(diǎn)使用萬用拉力計(jì)測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品牌的合金的拉力基本一致，有差異，但是不是很大，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表6所示。

（2）溫度沖擊試驗(yàn)后的拉脫力實(shí)驗(yàn)。對(duì)不同品牌焊料焊接的焊點(diǎn)使用高低溫箱進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為： -40℃～70℃，2小時(shí)一次溫循，高低溫各停留30分鐘，高低溫轉(zhuǎn)換時(shí)間為30分鐘，持續(xù)沖擊30個(gè)溫循，結(jié)果如表7所示。

（3）車載、正弦震動(dòng)試驗(yàn)后拉脫力。依次對(duì)用對(duì)不同品牌焊料焊接的產(chǎn)品進(jìn)行車載、正弦震動(dòng)試驗(yàn)，車載和正弦震動(dòng)各兩個(gè)小時(shí)。試驗(yàn)完成后測試?yán)摿?。結(jié)果如表8所示。

結(jié)果顯示，不同焊料焊接的產(chǎn)品經(jīng)過可靠性驗(yàn)證后，每個(gè)品牌焊料的表現(xiàn)相差無幾，再經(jīng)過跌落和震動(dòng)，每種品牌的焊料也沒有表現(xiàn)出差異，焊點(diǎn)都合格，因此根據(jù)對(duì)已有數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為SnAgCu系列焊料不同品牌的疲勞壽命無差異。

2.7 ?助焊劑飛濺實(shí)驗(yàn)

在白色紙張上畫有等間距的10環(huán)同心圓，以同樣的加錫速度焊接同樣長度的焊錫絲，作為其助焊劑的松香的飛濺位置出現(xiàn)3種結(jié)果，分3個(gè)檔次，如圖4所示，較差的松香飛濺位置到1環(huán)，如H;如圖5所示，一般的結(jié)果為松香飛濺位置在7環(huán)左右，如A、C、D、F;如圖6所示，較好的松香飛濺位置在9環(huán)左右，如B、E、G。

3 ?結(jié) ?論

經(jīng)過以上的對(duì)比以及可靠性分析，可以得知：天線產(chǎn)品要達(dá)到最好的焊接效果，從而保證產(chǎn)品的高質(zhì)量指標(biāo)。無鉛焊料的選擇上基本上可以確定：選用B、E、G三種SnAgCu系列焊料，可以滿足天線產(chǎn)品高質(zhì)量、高指標(biāo)的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 史建衛(wèi)，溫粵暉.現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊接技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2] Soldertec. European Lead-Free Technology Roadmap（Version 1） [EB/OL].https：//www.psma.com/HTML/FILES/forums/leadfree/eu_roadmap_v13.pdf，2003-10-24.

作者簡介：王大明（1987.12-），男，漢族，廣東廣州人，工藝工程師，研究方向：基站天線工藝研究。