无铅焊接的生产工艺必将大幅度提高生产成本,其中包括焊锡成本、生产设备、环境等,原材料的成本等。
1、 无铅焊锡与有铅焊锡的成本比较
与传统的含铅焊料相比,无铅焊料的原理就是由一些合金混合物来替代原有的铅,其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。以Sn/Ag合金为例,其熔融温度为221摄氏度,高于含铅焊料的熔融温度183摄氏度,而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu熔点为218摄氏度,Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。但是有铅焊锡的价格在每卷在27元-43元之间,而同样价格的无铅焊锡至少在78元以上,成本增加了一倍多,市场上较为流行的无铅焊锡的为锡银铜合金,有的还加入特种金属如铟,致使焊锡的价格上涨,具体价格请参考下图所示:
品名 |
规格 |
单位 |
单价(元) |
无铅焊锡条 |
Sn 99.98 |
Kg |
96.00 |
无铅焊锡条 |
Sn-Ag3.5 |
Kg |
238.00 |
无铅焊锡条 |
Sn-Ag4-Cu0.5 |
Kg |
258.00 |
无铅焊锡条 |
Sn-Cu0.7 |
Kg |
113.00 |
无铅高温焊锡条 |
Sn-Cu0.7(400-5000C) |
Kg |
118.00 |
无铅焊锡条 |
Sn 99.98 1.0mm |
卷/800g |
78.40 |
无铅焊锡条 |
Sn 99.98 0.8mm |
卷/800g |
80.00 |
无铅焊锡条 |
Sn 99.98 0.6mm |
卷/800g |
86.40 |
无铅焊锡条 |
Sn-Ag3.5 1.0mm |
卷/800g |
198.40 |
无铅焊锡条 |
Sn-Ag4-Cu0.5 |
卷/800g |
214.40 |
无铅焊锡条 |
Sn-Cu0.7 |
卷/800g |
98.40 |
2、无铅焊接的生产设备成本变化
在无铅焊接的时代,生产设备需不需要跟着发生变化呢?无铅焊接工具与以往含铅焊接相比,总体来说生产设备方面不会有太多的改变,而对于返修工艺来说,将面临更大的挑战。无铅焊料的原理就是由一些合金混合物来替代原有的铅,而这些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易被氧化物,其氧化物CuO2 与Cu相比硬度降低,就如同氧化铁(铁锈)。一旦无铅焊料中的Cu在焊接过程中焊接时间过长,就容易造成被氧化,最终会成为产品质量的缺陷。由此可以得出结论,焊接过程越短,焊接质量就越为可靠,因此我们必须使用专门使用无铅焊接的烙铁,尽量短时间内完成返修焊接任务。
无铅焊接环境是指在无铅焊接过程中,对无铅焊接成功与否造成决定性因素的一些周围环境。较为典型的例子,就是在无铅回流焊、无铅波峰焊、无铅芯片级返修过程中是否有氮气保护。氮气保护可以避免焊锡中铜被快速氧化,从而保证无铅焊料在焊接过程中,焊接质量的可靠性。但是增加氮气保护设备也需要较高的成本。另外氮气是消耗性气体,价格较昂贵。
3、 无铅印制线路板的成本提高
要制作无铅的印制线路板,肯定会带来PCB行业的成本的整体提高,回流、波峰焊等
生产设备需要改进,员工的生产技能需要提高,无铅焊料的价格提高,另外PCB的主要原材料CCL的性能需要提高,其中包括耐热性能和耐湿性能,因为无铅喷锡的熔点温度大幅度提高,操作时间的延长,传统的普通FR-4板材可能无法满足要求,从IPC多次更改无铅焊使用基材的标准,并反复斟酌Td、T-260、T-288等性能,预计将于今年春季最终定稿,大家拭目以待吧。产品性能的提高必定会导致PCB、CCL成本的提升。
无铅化的推广应用会带来应用成本的提升,可能会对一些企业的生产性、原定的经济指标等产生相应麻烦。或者是因成本问题影响产品的稳定供给,例如整机厂会选择是让元件商继续供货还是放弃供货等。但是作为一项全球化的应用趋势,按照市场经济的基本原理,企业之间的竞争,成本只是一个因素,主要是围绕技术来开展价格上的优势竞争。假如说某企业采用了无铅化技术而价格上又不是涨得太多,想必应该得到客户的认可。作为整机厂商,对于无铅化的成本上升的问题,应从综合的观点来考虑,最好是在保持产品性价比的基础上,怎样来消化吸收因无铅化技术引起的成本上升,这才是适应市场竞争的理性观点,也是整机厂、元件厂有待深入探讨的问题。