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无铅焊锡及其特性

来源:三来司 发布时间:2013-7-3 21:02:41

无铅焊锡及其特性

 

 

 

/(Tin/Lead)成分的焊錫是電子裝配中最常用的焊錫,可是,在去年,整個工業出現一股推動力向無鉛焊錫轉換。其理由是人們越來越瞭解有關鉛的使用及其對人類健康的不良影響。

 

 

 

與鉛有關的健康危害包括神經系統和生育系統紊亂、神經和身體發育遲緩。鉛中毒特別對年幼兒童的神經發育有危害。

 

 

 

已有法律來控制鉛的使用,例如,鉛在鉛錘、汽油和油畫中的使用有嚴格的規範,在美國從1978 年起,鉛在消費油畫中的使用已被禁止,其他相關的法規在美國、歐洲和日本正在孕育之中。表一顯示了鉛在各種産品中的使用量,蓄電池占鉛用量的80%,電子焊錫大約占所有鉛用量的0.5%,即使鉛在電子焊錫中的使用被禁止,也不能解決全部的鉛中毒問題。可是,電子焊錫中的0.5%的鉛數量上還是可觀的。

 

 

 

表一、鉛在産品中的消耗量

 

 

 

産品

 

 

 

 

 

消耗量(%)

 

 

 

 

 

蓄電池

 

 

 

 

 

80.81

 

 

 

 

 

其他氧化物(油畫、玻璃和陶瓷産品、顔料和化學品)

 

 

 

 

 

4.78

 

 

 

 

 

彈藥

 

 

 

 

 

4.69

 

 

 

 

 

鉛箔紙

 

 

 

 

 

1.79

 

 

 

 

 

電纜覆蓋物

 

 

 

 

 

1.40

 

 

 

 

 

鑄造金屬

 

 

 

 

 

1.13

 

 

 

 

 

銅錠、銅坯

 

 

 

 

 

0.72

 

 

 

 

 

管道、彎頭和其他擠壓成型産品

 

 

 

 

 

0.72

 

 

 

 

 

焊錫(非電子焊錫)

 

 

 

 

 

0.70

 

 

 

 

 

電子焊錫

 

 

 

 

 

0.49

 

 

 

 

 

其他

 

 

 

 

 

2.77

 

 

 

 

 


代替鉛的元素

 

 

 

電子工業正在尋找無鉛焊錫,能夠取代普遍接受和廣泛使用的錫/鉛焊錫。研究與開發的努力集中在潛在的合金上面,這種合金要提供與錫/鉛共晶焊錫相似的物理、機械、溫度和電氣性能。表二是可以取代鉛的金屬及其相對成本。

 

 

 

表二、替代鉛的材料及其相對價格

 

 

 

鉛的替代元素

 

 

 

 

 

相對價格

 

 

 

 

 

(參考值)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

(Sb)

 

 

 

 

 

2.2

 

 

 

 

 

(Bi)

 

 

 

 

 

7.1

 

 

 

 

 

(Cu)

 

 

 

 

 

2.5

 

 

 

 

 

(In)

 

 

 

 

 

194

 

 

 

 

 

(Ag)

 

 

 

 

 

212

 

 

 

 

 

(Sn)

 

 

 

 

 

6.4

 

 

 

 

 

(Zn)

 

 

 

 

 

1.3

 

 

 

 

 

除了成本之外,還必須瞭解考慮作爲鉛替代的元素的供需情況。如表三所示,含鉍合金從可利用資源的出發點上是無希望的,現在可利用得鉍供應可能被全部用完,如果將此合金廣泛用於正在蓬勃發展的電子工業。

 

 

 

表三、美國礦產局有關不同元素的世界用量及産量的資料

 

 

 

元素

 

 

 

 

 

世界用量()

 

 

 

 

 

世界産量()

 

 

 

 

 

剩餘産量()

 

 

 

 

 

Ag

 

 

 

 

 

13,500

 

 

 

 

 

15,000

 

 

 

 

 

1,500

 

 

 

 

 

Bi

 

 

 

 

 

4,000

 

 

 

 

 

8,000

 

 

 

 

 

4,000

 

 

 

 

 

Cu

 

 

 

 

 

8,000,000

 

 

 

 

 

10,200,000

 

 

 

 

 

2,200,000

 

 

 

 

 

In

 

 

 

 

 

80 to 100

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

Sb

 

 

 

 

 

78,200

 

 

 

 

 

122,300

 

 

 

 

 

44,100

 

 

 

 

 

Sn

 

 

 

 

 

160,000

 

 

 

 

 

241,000

 

 

 

 

 

81,000

 

 

 

 

 

Zn

 

 

 

 

 

6,900,000

 

 

 

 

 

7,600,000

 

 

 

 

 

700,000

 

 

 

 

 

注:現在世界焊錫消耗量 = 60,000 噸,或 6,600,000

 

 

 

 

 

從表二所顯示的潛在替代金屬的相對價格看,很明顯,許多無鉛焊錫將比其替代的錫/鉛焊錫貴得多。例如,銦(In)是用來取代鉛的主要元素之一,但它是一種次貴重金屬,幾乎和銀一樣貴。可是應該注意,所建議的焊錫合金的高成本在決定最終産品價格時,並不象最初所顯示的那麽重要。因爲所需的量少,在裝配中,和其他成本因素如:元件、電路板及裝配相比,焊錫成本幾乎不重要。所選合金的性能是非常重要的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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