天線產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，高質量、高互調天線產品需求急劇提升，又因為三階互調與焊點的質量有直接的關系。為了提升高性能天線互調良率，評估引入更優質的無鉛焊錫材料成為天線行業的迫切需求，本文主要講述了SnAgCu系列焊料在天線產品焊接工藝中使用的可靠性及對產品指標穩定性。結果表明，此方式可以有效地選出高性能、高質量、高可靠性的無鉛焊料，填補了天線行業無鉛焊料選型的空白，降低了選型的難度。

關鍵詞：無鉛焊料;助焊劑;溫度沖擊試驗;SnAgCu

中圖分類號：TN82 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著國內市場的飽和，海外天線產品需求增多，且高質量天線趨勢日益明顯，海外產品均需滿足RoHS標準，需采用無鉛焊料，目前公司使用的無鉛焊料主要為三個品牌。在某重點客戶的產品生產過程中，發現（在10倍的放大鏡下）合路器板焊點開裂現象。為了提高產品無鉛焊接質量，提高產品穩定性，迫切需要導入更優質的無鉛焊料，以滿足更高的天線質量要求，現對于多種優質無鉛焊料進行焊接試驗對比，對比出最優焊料進行導入。

本文主要研究不同品牌的SnAgCu系列無鉛焊錫絲，通過對比分析不同品牌SnAgCu系列焊料的焊點良率和焊點可靠性，研究其在天線產品上的性能表現。主要在焊點合格率、光澤度、潤濕性、流動性、煙塵、氣味、錫珠、助焊劑殘留、焊點可靠性等多項性能綜合對比，最后根據實際焊接效果和產品指標表現，判斷其焊接性能。

1 ?天線行業無鉛焊料的使用情況

在天線行業，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，根據焊接成本、焊接效率、焊接性能以及產品效益等綜合考慮，SnAgCu系列焊料對天線產品較為適用，各方面產品性能和可靠性都能滿足市場要求，然而市場上紛亂復雜多組成的無鉛焊料會給廠家選擇合適的焊料帶來很大的困難，每個廠家都有自己專門的配方，往往成分的微調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，所以本文著重講述了在SnAgCu系列焊料選擇時，在哪些方面對比分析，才能得到一款優秀的、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，為了確定天線產品使用的最佳無鉛焊料，我們做了SnAgCu系列焊料的對比研究分析，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比

2.1 ?實驗對比方案

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

（2）每種焊料各焊接五塊合路器板，共焊接20個芯線焊點、20個外導體焊點（分別有402和405兩種規格電纜），對比焊點合格率。

（3）對比焊點技術性能與可靠性及產品指標合格率，作出最佳的選擇。

2.2 ?物理性能

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

（1）用10倍放大鏡觀察焊點表面質量，如圖3所示。

（2）405電纜焊點的合格率統計如表1所示。

（3）用10倍放大鏡觀察焊點表面質量，得到的402電纜焊點合格率統計如表2所示。

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

2.3 ?焊接實際效果對比

2.4 ?產品性能指標合格率具體數據對比

2.5 ?焊點流動性

焊點流動性是優良焊料的重要參考指標之一，會影響到焊點的可靠性，焊點流動性可以通過潤濕時間來表示。不同品牌的SnAgCu系列焊料比較數據如表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，同時也可以看出E與F相差甚微。

2.6 ?無鉛焊點可靠性實驗

焊點的可靠性在天線產品中是很重要的一項指標，焊點除了滿足產品基本的性能指標外，還要通過同種環境、同種焊接條件，來對比不同品牌這唯一變量的可靠性差異。焊點的可靠性檢驗方法主要有外觀檢查、X-TRAY檢查、強度（抗拉力）、疲勞壽命、跌落試驗、車載震動等。

2.6.1 ?試驗方案

選取合格的物料，先焊接外導體再焊接芯線，最后焊接底座，所有相同焊點采用相同的焊接條件（焊接溫度、焊接時間、烙鐵頭、操作人員），具體實驗結果如下。

2.6.2 ?實驗結果

（1）焊點拉脫力實驗。在相同的焊接環境和焊接條件下，對不同品牌焊料焊接的焊點使用萬用拉力計測試，結果發現不同品牌的合金的拉力基本一致，有差異，但是不是很大，詳細數據如表6所示。

（2）溫度沖擊試驗后的拉脫力實驗。對不同品牌焊料焊接的焊點使用高低溫箱進行溫度沖擊試驗，實驗條件為： -40℃～70℃，2小時一次溫循，高低溫各停留30分鐘，高低溫轉換時間為30分鐘，持續沖擊30個溫循，結果如表7所示。

（3）車載、正弦震動試驗后拉脫力。依次對用對不同品牌焊料焊接的產品進行車載、正弦震動試驗，車載和正弦震動各兩個小時。試驗完成后測試拉脫力。結果如表8所示。

結果顯示，不同焊料焊接的產品經過可靠性驗證后，每個品牌焊料的表現相差無幾，再經過跌落和震動，每種品牌的焊料也沒有表現出差異，焊點都合格，因此根據對已有數據的分析，認為SnAgCu系列焊料不同品牌的疲勞壽命無差異。

2.7 ?助焊劑飛濺實驗

在白色紙張上畫有等間距的10環同心圓，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3種結果，分3個檔次，如圖4所示，較差的松香飛濺位置到1環，如H;如圖5所示，一般的結果為松香飛濺位置在7環左右，如A、C、D、F;如圖6所示，較好的松香飛濺位置在9環左右，如B、E、G。

3 ?結 ?論

經過以上的對比以及可靠性分析，可以得知：天線產品要達到最好的焊接效果，從而保證產品的高質量指標。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，可以滿足天線產品高質量、高指標的需求。

參考文獻：

[1] 史建衛，溫粵暉.現代電子裝聯軟釬焊接技術 [M].北京：電子工業出版社，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。