焊接结构SN曲线如何求得

Ⅰ 波峰焊无铅焊接时透锡量达到75%以上所需的过孔的最小间隙是多少吗好像与板的厚度有个对应的公式

最小间隙是5nm。透锡和板子的厚度关系不是很大，无铅波峰焊接可完全达到安全可靠，亚洲也大规模这样做也有了一段时间。

公式：克重X0.0015，知道厚度求克重：厚度/0.0015。厚度 物体上下相对两面之间的距离。指物体之厚薄程度。符号“T”，单位为mm。

与表面安装工艺和手工焊接作业相比，无铅工艺中实行无铅波峰焊接中需求更强烈些。对波峰焊各个方面内容扎实理解还有很长路要走。

(1)焊接结构SN曲线如何求得扩展阅读：

通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

波峰焊随着人们对环境保护意识的增强有了新的焊接工艺。以前的是采用锡铅合金，但是铅是重金属对人体有很大的伤害。于是促生了无铅工艺，采用*锡银铜合金*和特殊的助焊剂，且焊接温度的要求更高的预热温度。

在大多数不需要小型化和大功率的产品上仍然在使用穿孔（TH）或混和技术线路板，比如电视机、家庭音像设备以及数字机顶盒等，仍然都在用穿孔元件，因此需要用到波峰焊。从工艺角度上看，波峰焊机器只能提供很少一点最基本的设备运行参数调整。

Ⅱ 阳泉焊工考试题

中级焊工练习题01

一.判断题.

1.奥氏体不锈钢在加热或冷却过程中不发生相变,所以晶粒长大以后,不能通过热处理方法细化.（×）

2.白口是灰铸铁焊接最容易产生的缺陷之一.（×）

3.超声波显示缺陷的灵敏度比射线探伤灵敏度高得多,故经过超声波探伤的焊缝不必进行射线探伤. （×）

4.采用细丝熔化极氩弧焊时,熔滴过渡形式可选短路过渡.（√）

5等离子切割,应根据切割厚度来选择气体的种类. （√）

6.电位的大小是相对的,它随参考点变化而变化. （√）

7.电渣焊要求液态熔渣密度比熔化金属大些.（×）

8.发现有人触电应立即切断电源. （√）

9.光电跟踪切割,必须在钢板上划线,才能进行跟踪切割.（×）

10.焊缝纵向收缩不会引起弯曲变形.（×）

11.坡口间隙是为了保证根部焊透. （√）

12.加热温度高易使奥氏体晶粒长大,这是热处理的一种缺陷.（×）

13.减少焊缝含氧量的主要措施是加强对焊缝区的保护.（×）

14.交流电焊机是靠动铁芯获得下降外特性的.（×）

15.角焊接时焊层越多变形越小.（×）

16.晶粒长大方向往往与熔池散热方向一致.（×）

17.局部高温回火较整体高温回火消除应力彻底.（×）

18.空载电压随焊接电流减小而增大.（×）

19.梁、柱、管道等长焊缝焊后变形主要是弯曲变形. （√）

20.铝合金手工电弧焊电源一律直流反接. （√）

21.马氏体不锈钢也有475℃脆性. （√）

22.密封性检验可附带降低焊接接头的应力. （×）

23生产技术管理是指生产作业部分管理工作. （×）

24.手弧焊采用长弧焊接. （×）

25.水压试验压力应等于产品工作压力值. （×）

26.酸性渣往往没有碱性渣脱氧效果好. （×）

27.钛及合金焊接最简单焊接方法是手弧焊.（×）

28.铁素体不锈钢晶间腐蚀倾向较小. （×）

29.同种材料焊丝,直径越大,电阻越大,相对产生的电阻热越大. （×）

30.弯曲钢板弯曲线与辗压纹路平行朔性就好. （×）

31.未焊透会降低接头的机械性能. （√）

32.相同尺寸焊件刚度大的变形小. （√）

33.压力容器严禁采用气压试验. （×）

34.在磨床上使用不同的磨刀可以加工平面、阶台、沟槽和成形面以及进行分度. （×）

35.珠光体耐热钢必须采用预热、焊后热处理工艺. （×）

二.选择题.

1.（ A ）喷嘴适用于中小电流等离子弧焊枪.

A.单孔 B.多孔 C.双锥度

2.（ B ）区是不易淬火钢热影响区中综合性能最好的区域.

A.过热 B.正火 C.部分相变 D.再结晶

3.（ B ）是专门用于非磁性材料焊缝表面缺陷进行探伤的方法.

A.煤油试验 B.荧光法 C.气密性试验 D.磁粉检验

4.A1.A3.Acm三者之间的关系（C ）.

A.A1＞A3＞Acm B.A3＞Acm＞A1 C. A3＞A1. Acm＞A1 D.Acm＞A3＞A1

5.CO2半自动焊（ C ）送丝增加送丝距离和操作灵活性,但送丝机构复杂.

A 推丝 B拉丝 C推拉丝

6.E4303焊条属于（A ）

A 钛钙矿型 B钛型 C钛钙型

7.ZXG—300型硅整流弧焊机三相放大器作用（C ）

A 降压 B整流 C调节焊接电流

8.粗丝熔化极氩弧焊,电弧静特性曲线是（ B）

A 下降 B 水平 C 上升 D L型

9.电渣焊焊剂熔点过高,易在焊缝表面产生（ A ）

A 咬边 B 裂纹 C 夹渣

10.当零件外形有平面和曲面时应选用 A 作装配基准.

A 平面 B 曲面 C 凸曲线 D 凹曲线

11.等离子切割要求有 外特性的 电源 A

A 陡降.直流正接 B 陡降. 交流 C 上升.直流 D 陡降.交流

12.钢中含铬量大于 C 钢称为不锈钢.

A 8％ B 10％ C 12％ D 16％

13.根部焊缝金属低于背面母材金属表面现象叫 C

A 未焊透 B 咬边 C 内凹 D 表面裂纹

14.构件厚度方向和长度方向不在同一平面上的变形是（D ）

A 角变形 B 波浪变形 C 扭曲变形 D 错边变形

15.硅二极管导通低压降是 B伏左右.

A 0.1 B 0.35 C 0.7 D 1.0.

16.含较多铁素体相奥氏体不锈钢焊接 C ℃时脆化最快.

A 350 B 400 C 475 D 500

17.焊缝角变形沿长度上分布不同和焊件纵向有错边,则往往会产生 D .

A 角变形 B 错边变形 C 波浪变形 D 扭曲变形

18.焊件表面堆焊时产生的应力是 B .

A 单向应力 B 平面应力 C 体积应力

19.机泵法兰密封是靠垫片的 A 所需压紧力来实现的.

A 弹性变形 B 朔性变形 C 刚性

20.检验表面缺陷宜用 A 检验法

A 磁粉 B X射线 C 着色

21.金属0Cr18N9Ti 是 A 不锈钢.

A 奥氏体 B 马氏体 C 铁素体

22.金属HT10-26是 C 铸铁.

A 球墨铸铁 B 可锻 C 灰口

23.金属含碳量越高,板厚越大,其淬硬倾向 A

A 越大 B 越小 C 不变

24.埋弧焊主要以 D 方式进行合金化.

A 应用合金焊丝B 药芯焊丝 C 陶质焊丝D 应用置换反应

25.母材（或焊丝）中含硫越高,越易产生 B

A 冷裂纹 B 热裂纹 C 再热裂纹

26.气焊高碳钢应采用 C 火焰焊接.

A 碳化焰B中性焰 C 微碳化焰 D氧化焰

27.气保焊时保护气成本最低是 B .

A Ar B CO2 C He D H2

28.熔池中 D 最先出现晶核.

A 焊趾上 B 焊根 C热影响区 D 熔合线上

29.熔渣中同时具有脱S,P效果的是 B

A MnO B CaO C FeO D CaF2

30.Ti 及其合金氩弧焊氩气纯度必须达到 D ％.

A 99 B 99.5 C 99.9 D 99.99

31.提高等离子弧切割厚度采用 A 方法最好.

A 提高切割电压 B 增加切割电流 C 减小切割速度 D 增加空载电压

32.铁素体不锈钢可采用 A 进行焊接.

A 手弧焊 B氩弧焊 C等离子弧焊

33.微束等离子弧焊应具有 D 外特性电电源.

A 上升 B陡降 C缓降 D 垂直陡降

34.用氧-乙炔焊厚大件应用 A 来加大火焰能率.

A 更换大焊嘴 B 高氧气压力 C 增大乙炔压力

35.在焊缝长度方向上的收缩为 B 变形

A 横向 B纵向 C 波浪

三.填空题.

1. 不锈钢焊条容易发红的原因是 (不锈钢电阻率大,所以电阻热也大).

2. 车床种类有普通车床,六角车床,立式车床,多刀车床,自动车床,半自动车床,数控车床等

3. 电弧产生和维持的条件是阴极电子发射和气体电离.

4. 电离方式有热电离 ,光电离 ,电场作用电离.

5. 根据加热区形状不同,火焰矫正有点状加热,线状加热 ,三角形加热.

6. 功率因素是有功功率与视在功率之比.

7. 焊件在垂直于焊缝方向上应力和变形叫横向应力和变形.

8. 焊接熔池结晶过程是开始结晶,晶粒长大,柱状结晶,结晶结束.

9. 焊接熔池一次结晶由晶核形成和晶核长大两个过程组成.

10. 焊接时,用强迫冷却方法将焊接区热量散走,从而达到减少变形的目的,这种方法叫散热法.

11. 焊接胎夹具根据总体作用可分为装配,焊接,装配焊接复合胎夹具三大类.

12. 焊接性试验是评定母材焊接性的试验.

13. 焊中碳钢,由于焊碳量较高,强度较高,在焊接热影响区易产生低朔性的淬硬组织.

14. 焊丝H08Mn23SiA是CO2气保焊用焊丝,其中H表示焊丝,08表示焊碳量,A表示优质.

15. 后角的主要作用是减少车刀后面与工件间摩擦,改善加工表面质量,防止震动,延长刀具寿命.

16. 火焰加热矫正法是利用火焰局部加热产生的朔性变形使较长金属在冷却后收缩,以达到矫正的变形目的.

17. 机加工中获得的尺寸精度方法有试却法,定尺寸刀具法,调整法,自动控制法等.

18. 机械校正是利用机械力的作用来矫正变形.

19. 碱性渣的脱硫能力比酸性渣强.

20. 气体离子受热作用产生的电离叫热电离,温度越高,热电离作用越大.

21. 刃倾角主要的作用是控制切屑的排出方向,进行微量切屑,改善刀尖强度和散热条件.

22. 熔化极氩弧焊,引弧前应预送保护气,停止时延迟关闭保护气体.

23. 熔化极氩弧焊送丝控制包括焊丝送进,回抽和停止等内容.

24. 散热法不适用焊接淬硬倾向较高的材料.

25. 生产中常把淬火加回火的复合热处理叫调质.

26. 铜及其合金焊接方法有气焊,手工电弧焊和钨极氩弧焊等.

27. 外观检验主要是为了发现焊接接头表面质量.

28. 铣削加工是以铣刀旋转作主运动,工件或铣刀作进给运动的切削加工方法.

29. 硬度试验是为了测定焊接接头各部位的硬度,以便了解区域偏析和近缝区淬硬倾向.

30. 在钢板边缘很快堆焊一道焊缝,则钢板中间受拉应力,则两侧所受压应力,钢板产生弯曲变形,如焊接加热时压应力大于材料屈服极限,冷却后钢板中间产生压应力,两侧产生拉应力.

四.名词解释.

1.沉淀脱氧:在熔池和熔滴中利用溶解在液态金属中的脱氧剂,直接与熔于液态金属中的FeO作用把铁还原,使脱氧产物从熔滴和熔池中浮到熔渣中去.

2.电击:电流流经人体内部组织和器官如神经,血液,呼吸系统造成的伤害.

3.二次结晶:一次结晶结束后,高温金属冷却至室温时所经过的一系列相变过程.

4.焊接变形:焊接过程中,焊件产生的变形叫焊接变形.

5.焊接线能量:在焊接过程中由焊接能源提供焊缝单位长度上的能量.

五.计算题.

1. 测得某电阻电感串联电路阻抗5Q,电阻3Q,求感抗?

Z ²=Xl²+R² 得感抗为4Q

2. 电容C1为20uf,C2=10.5uf,C3=180uf并联求总电容?

C=C1+C2+C3

3. 焊接5000M³平顶储油罐,高20米,求直径.

由V=S*H=∏r*h得D=[v/∏*h]开方*2=17.846

4. 焊直径为20M²球罐,求总容积和表面积.

V=4/3 *∏r ³=4186

A=4∏r²=125

六.问答题.

1. 串联电路特点:一串联电路中流过每个电阻电流相等.

二串联电路两端总电压=各电阻两端电压之和.

三串联电路等效电阻等于各串联电阻之和.

四串联电阻两端的电压与其电阻的阻值成正比.

2. 管子水平对接全位置焊,选哪种焊接方法最理想?

一般来说由于管子壁薄实现全位置焊时,由于铁水下流而恶化焊缝成形,此时比较理想的焊接方法是脉冲氩弧焊或熔化极氩弧焊,特别是前者目前工艺较成熟,其特点是焊接过程易实现自动化,降低了劳动强度和对焊工操作技能的要求,有利于实现单面焊双面成形,焊接质量好,外表成形美观.

3. 焊接辐射主要有一红外线二紫外线三强可见光.

4. 灰铸铁冷焊法有何要求?

焊前不用预热,故焊后变形小,成本低,生产率高,焊工劳动条件好,但冷焊法冷却速度快,急易形成白口组织,裂纹等缺陷,焊后焊缝强度与颜色也与母材不同.

七.综合题.

1. 简述中碳钢焊补应注意什么?

① 选择合适焊条,焊前应烘干.

② 焊前预热250-350℃以上,焊后650℃回火.

③ 用小电流慢速焊,还可锤击焊缝减少焊接应力.

④ 尽量先在坡口上堆焊,然后再进行焊接.

2. 试述15CrMo耐热钢焊接工艺要点.

① 选用E5515-B2焊条

② 预热250-300℃.

③ 焊接坡口形式及尺寸同低碳钢焊接时基本相同.

④ 施焊时连续焊完,层间温度不低于预热温度,焊后回火680-720℃.

3. 说明标注焊缝符号及尺寸的具体要求:

① 在焊缝符号左标注:钝边高P,坡口高H,焊角高K,焊缝余高h,熔深S,根部半径R,焊缝宽C,焊点直径d.

② 在焊缝符号右标注:焊缝长度L,间距e,相同焊缝数量n.

③ 在焊缝符号上边标注:坡口角度α,对接间隙b

Ⅲ 静力基桩载荷试验

桩基工程属隐蔽工程，桩基质量直接关系到建筑物安全，出现问题后的加固及处理难度大，因而，桩基检测是桩基工程施工中的一个重要的环节。

基桩检测大致可分为三种方法：

1.直接法

承载力检测包括：单桩竖向抗压(拔)静载试验和单桩水平静载试验。单桩竖向抗压(拔)静载试验，用来确定单桩竖向抗压(拔)极限承载力，判定工程桩竖向抗压(拔)承载力是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力(应变)传感器，以测定桩侧、桩端阻力；也可以通过埋设位移测量杆，测定桩身各截面位移量。单桩水平静载试验，除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是否满足设计要求外，还主要用于浅层地基土，求算其水平抗力系数，以便分析工程桩在水平荷载作用下的受力特性；当桩身埋设有应变测量传感器时，也可测量相应荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。

2.半直接法

以桩的动态测量为主，在现场原型试验基础上，基于一些理论假设和工程实践经验，并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法。主要包括以下两种：

(1)低应变法。在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做弹性振动，并由此产生应力波的纵向传播；同时利用波动和振动理论对桩身的完整性做出评价的一种检测方法。有：反射波法、机械阻抗法、水电效应法等。

(2)高应变法。通过在桩顶实施重锤敲击，使桩产生的动位移量级接近常规的静载试桩的沉降量级，以便使桩周土阻力充分发挥，通过测量和计算，判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法。有：锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等。其中，波动方程法是我国目前常用的高应变检测方法。但这些方法在某些方面仍有较大的局限性，尚不能完全代替静载试验而作为确定单桩竖向抗压极限承载力的设计依据。

3.间接法

依据直接法已取得的试验成果，结合土的物理力学试验或原位测试数据，通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估算方法。如根据地质勘察资料进行单桩承载力与变形的估算。由于地质条件和环境条件的复杂性，及其对边界条件判断有很大的不确定性，所以，本法只适用于工程初步设计的估算。

一、基桩在静力载荷试验中的典型破坏模式及其标准曲线特征

在桩的静力载荷试验中，在相同的荷载条件下，由于不同的地质条件、施工工艺，可能表现出不同的破坏模式，如：在桩的竖向抗压静力载荷试验中常见到以下几种典型的荷载—位移(Q—S)曲线(图2-14)。它们各自有着不同的含义。

图2-14中的图b、图c桩端持力层为密实度和强度都较高的土层(如密实砂层、卵石层等)，而桩周土为相对软弱土层，此时端阻所占比例大，Q—S曲线曲线呈缓变型，极限荷载下桩端呈整体剪切破坏或局部剪切破坏；图a桩端与桩身为同类型的一般土层，端阻力不大，Q—S曲线呈陡降型，桩端呈刺入冲剪破坏；如软弱土层中的摩擦桩的冲剪破坏，或者端承桩(尤其是长度较大的嵌岩桩)在极限荷载下由于桩身材料强度的破坏或桩身受压弯曲产生的破坏；图d、图e桩端有虚土或沉渣，该部位桩端土的初始强度低，压缩性高，当桩顶荷载达一定值后，桩底部土被压密，强度提高，Q—S曲线呈台阶状；桩身特定缺陷也可表现为双峰型Q—S曲线(如接桩时接头开裂的预制桩、有水平裂缝的灌注桩等在一定试验荷载作用下逐渐闭合)。

图2-14 相同荷载条件、不同的地质条件和施工工艺导致的基桩不同破坏模式和力学特性

Q—单桩桩顶所受竖向荷载值(kN)；S—在竖向荷载作用下，基桩的沉降量(mm)；Z—地表以下深度(m)；Q_su—单桩侧阻极限值(kN)；Q_pu—单桩端阻极限值(kN)

典型的Q—S曲线应具有以下4个特征(图2-15)：

(1)比例界限Q_p(又称第一拐点)，是Q—S曲线上起始的近似直线段终点所对应的荷载；

(2)屈服荷载Q_y，是曲线上曲率最大点所对应的荷载；

(3)极限荷载Q_u，是曲线上某一极限位移S_u所对应的荷载，也称为工程上的极限荷载；

(4)破坏荷载Q_f，是曲线的切线接近平行于S轴时所对应的荷载，是桩基失稳时的荷载。

在竖向拉、拔荷载作用下，常见的单桩破坏形式是沿桩-土界面间的剪切破坏。桩被拔出或者呈复合剪切面破坏，桩的下部沿桩-土界面破坏，而上部靠近地面附近，出现锥形剪切破坏，且锥形土体会同下面土体脱离并与桩身一起上移(图2-22)。当桩身材料抗拉强度不足(或配筋不足)时，也可能出现桩身被拉断现象。不同桩型的竖向抗拔力区别较大，如：为提高抗拔桩的竖向抗拔力，可采用人工扩底或机械扩底等施工方法，在桩端形成扩大头，以发挥桩底部的扩头抗拔阻力等。

水平荷载作用下的单桩，其工作性能主要体现在桩与土的相互作用上，当桩产生水平位移时，促使桩周土也产生相应的变形，产生的土抗力会阻止桩水平变形的进一步发展。在桩受荷初期，由靠近地面的地基土提供土抗力，土的变形处于弹性阶段；随荷载增大，桩水平变形量增加，表层土变形量随之增大，地基土开始出现塑性屈服，土抗力逐渐由深部土层提供，且土体塑性区自上而下逐渐扩大，最大弯矩断面随之下移；当桩本身的截面抗矩无法承担外部荷载产生的弯矩或桩侧土强度时，桩身截面受拉而产生侧开裂(折断)破坏。

图2-15 典型的Q—S曲线及其力学特征点

二、单桩静载荷试验的适用范围

在工程桩正式施工前，在地质条件具有代表性的场地上先施工几根桩进行静载试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性(需要时，也可在桩身埋设测量桩身应力、应变、位移、桩底反力的传感器或位移杆，以测定桩分层侧阻力和端阻力)。若试桩直径和桩长均较大，可采用中、小直径桩模拟大直径桩进行静载荷试验，以减少试验成本。国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定：为保证桩基设计的可靠性，除地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数来确定单桩竖向承载力特征值外，其他建筑物的单桩竖向承载力特征值均应通过单桩竖向静载荷试验确定，且同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根；为设计提供依据的静载试验应加载至破坏，试验应进行到能判定单桩极限承载力为止。对于以桩身强度控制承载力的端承桩，可按设计要求的加载量进行试验。检测数量在同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。

为确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求，应根据工程重要性、地质条件、设计要求及工程施工情况进行单桩静载荷试验。下列情况之一的桩基工程，应在施工前采用静载试验对工程桩单桩竖向承载力进行检测：

(1)设计等级为甲级、乙级的建筑桩基；

(2)地质条件复杂、施工质量可靠性低的建筑桩基；

(3)本地区采用的新桩型或新工艺。

三、单桩抗压静载荷试验方法

试验方法主要有：压重载荷台静载试验法；锚桩反力静载试验法；Osterberg法(国内称自平衡法，见第九节)。

载荷台静载试验法(图2-16，图2-17)的测试装置主要包括：加荷及反力装置、桩顶沉降观测装置。荷载可由千斤顶、砂包、钢筋混凝土构件、大型水箱、砖、钢锭等压重物提供，千斤顶的反力由锚桩及反力横梁承担，量测桩顶沉降的仪表有千分表或精密水准仪，千分表安装在基准梁上，桩顶则相应设置沉降观测标点。

锚桩横梁反力装置(俗称锚桩法，图2-16)是大直径灌注桩静载试验最常用的加载反力系统，由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼(或挂板)、千斤顶等组成。锚桩、反力梁装置提供的反力不应小于预估最大试验荷载的1.2～1.5倍。当采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得少于4根；当试验加载值较大时，有时需要6根甚至更多的锚桩。具体锚桩数量要通过验算各锚桩的抗拔力来确定。锚桩的具体布置形式既要考虑现有试验设备能力，也要考虑锚桩的抗拔力。

图2-16 单桩抗压静力载荷试验

当采用堆载时应遵守以下规定：

(1)堆载加于地基的压应力，不宜超过地基承载力特征值；

(2)堆载的限值可根据其对试桩和对基准桩的影响确定；

(3)堆载量大时，宜利用桩(可利用工程桩)作为堆载的支点；

(4)试验反力装置的最大抗拔或承重能力，应满足试验加载的要求。

当试桩的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可采用锚桩压重联合反力装置，在主梁和副梁上堆重或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力，以满足试验荷载要求。还可采用其他形式的反力装置，如适用于较小直径试桩的地锚反力装置。采用地锚反力装置应注意基准桩、锚杆、试验桩之间的间距应符合规范规定(表2-10)；对岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力；对于静压桩工程，可利用静力压桩机的自重作为反力进行静载试验，但不能直接利用静力压桩机的加载装置，而应架设合适的主梁，采用千斤顶加载，基准桩的设置应符合规范。

图2-17 国内、外单桩抗压静力载荷试验现场工作图

表2-10 试桩、锚桩(或压重平台支墩边)和基准桩之间的中心距离

注：1.D为试桩、锚桩或地锚的设计直径或边宽，取其较大者；2.如试桩或锚桩为扩底桩或多支盘桩时，试桩与锚桩的中心距不应小于2倍扩大端直径；3.括号内数值可用于工程桩验收检测时，多排桩设计桩中心距离小于4D的情况；4.软土场地压重平台堆载重量较大时，宜增加支墩边与基准桩中心和试桩中心之间的距离、观测基准桩的竖向位移。

沉降测量宜采用位移传感器或大量程千分表，对于机械式大量程(50mm)千分表，全程示值误差和回程误差分别应不超过40 μm和8 μm，相当于满量程测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。

试验过程中，桩头部位往往承受较高的竖向荷载和偏心荷载，为保证不因桩头破坏而终止试验，一般应对桩头进行处理。其处理方法及解决方法是：

对预制方桩和预应力管桩，如果未进行截桩处理、桩头质量正常且单桩设计承载力合理时，可不进行处理；对预应力管桩、尤其是进行了截桩处理的预应力管桩，可采用桩头向下填芯处理，填芯高度一般为1～2m，也可在填芯时放置钢筋(笼)，以增加桩头强度；填芯用的混凝土宜按C25～C30配制。

图2-18 桩帽结构示意图

还可以制作钢卡箍或用钢筋混凝土桩帽，套在桩头上进行保护。桩帽(图2-18)制作使用的具体方法如下：

混凝土桩桩头处理：应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋后，冲洗干净桩头再浇注桩帽，并应符合下列规定：.

(1)桩帽顶面应水平、平整，桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积应大于或等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形；

(2)桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋；各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接；

(3)距桩顶1倍桩径范围内，宜用3～5mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置水平钢筋网片3～5层，间距80～150mm。以增加其整体强度；

(4)桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30。

单桩静载荷试验开始时间的规定：预制桩打入地基后，如为砂土，需7d后进行；如为粘性土，需视土的强度恢复情况而定，一般不得少于15d；对于饱和软粘性土，不得少于25d；灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行。

四、单桩静力载荷试验过程及其成果

在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次全面检查。先对试桩施加一较小的荷载进行预压，目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏液等。一切正常后再卸载归零，待千分表读数稳定后记录千分表初始读数并做记录，便可开始进行正式加载试验。

桩的静载试验一般采用维持荷载法。我国静载试验的传统做法是采用慢速维持荷载法，但在工程桩验收检测中，也允许采用快速维持荷载法。1985年ISSMFE(International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering，国际土壤力学与基础工程学会)根据世界各国的静载试验有关规定，在推荐的试验方法中，建议快速维持荷载法加载为每小时一级，稳定标准为0.1mm/20min。常用试验记录表格见表2-11。根据所进行的测试内容不同(抗压、抗拉、水平载荷试验)，规范也对维持荷载法的具体方法作了相应规定。

下面介绍几种常见的单桩抗压静载荷承载力试验方法。

单桩抗压静载荷承载力试验方法：

(1)慢速维持荷载法：具体做法是，按一定要求将荷载分级加到试桩上，每级荷载维持不变直到桩顶下沉量达到某一规定的相对稳定标准(每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现2次)，然后继续加下一级荷载。当达到规定的终止试验条件时，停止加荷，再分级卸荷直到零载，试验周期3～7d。

表2-11 单桩抗压静载荷试验记录表

(2)快速维持荷载法：试验加载不要求每级的下沉量达到相对稳定，而以等时间间隔、连续加载。终止加载条件为：出现可判定极限荷载的陡降段或桩顶产生不停下沉，无法继续加载。

(3)等贯入速率法：试验以保持桩顶等速贯入土中，连续加载，按荷载-下沉量曲线确定极限荷载。

(4)循环加载卸载试验法：有的在慢速维持荷载中，在部分荷载区间进行加载卸载循环，有的在每一级荷载达到稳定后，重复加载卸载循环；也有以快速维持荷载法为基础对每一级荷载进行重复加载卸载循环。

1.慢速维持荷载法

按下列规定进行加载卸载和竖向变形观测：

(1)加载分级：加载应该分级进行，采用逐级等量加载。分级荷载量宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。修订后的《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定加载分级不应小于8级。分级荷载宜为预估极限承载力的1/8～1/10；《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—94)规定，分级荷载为预估极限承载力的1/10～1/15。显然，不同规范、不同行业标准对分级荷载的取值规定是不同的。

其他的特殊规定和要求：①桩底支承在坚硬岩(土)层上，桩的沉降量很小时，最大加载量不应小于设计荷载的2倍。②湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验的加载有着特殊要求：

在进行单桩竖向承载力静载荷浸水试验加荷前，应确认该地基是否充分浸水。要求加载前和加载至单桩竖向承载力的预估值后，向试坑内昼夜浸水，以使桩身周围和桩底端持力层内的土均达到饱和状态。否则，单桩竖向静载荷试验测得的承载力偏大，且不安全。

(2)变形观测：每级加载后，间隔5min、10min、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次，并记录桩身外露部分裂缝开裂情况。

(3)卸载观测：每级卸载值为加载值的2倍。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。

(4)变形相对稳定标准：连续2h每小时内的变形值都不超过0.1mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

(5)终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：①当荷载—沉降(Q—S)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm；②用快速法时，在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；③用慢速法时，在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍(即：ΔS_n+1/ΔS_n≥2；ΔS_n为第n级荷载的沉降增量；ΔS_n+1为第n+1级荷载的沉降增量)且经24h尚未达到稳定；④已达到反力装置的最大加载量；⑤已达到设计要求的最大加载量；⑥当荷载—沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm，特殊情况下可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。非嵌岩的长(超长)桩和大直径(扩底)桩的Q—S曲线，一般呈缓变型。由于非嵌岩的长(超长)桩的长细比大、桩身较柔，弹性压缩量大，桩顶沉降较大时，桩端位移还很小；而大直径(扩底)桩虽桩端位移较大，但尚不足以使端阻力充分发挥，在桩顶沉降达到40mm时，桩端阻力一般不能充分发挥。国际上普遍认为：当沉降量达到桩径的10%时，才可能达到破坏荷载；⑦当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值；⑧ 桩顶荷载为桩受拉钢筋总极限承载力的0.9倍时。

2.快速维持荷载法

按下列规定进行观测：

(1)每级荷载施加后，按第5min、15min、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次；

(2)试桩沉降相对稳定标准：加载时每级荷载维持时间不少于1h，最后以15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量；

(3)当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；

(4)卸载时，每级荷载维持15min，在第5min、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，测读时间为第5min、10min、15min、30min，以后每隔30min测读一次，总维持时间为2h。

五、单桩竖向极限承载力确定方法

(1)作荷载—沉降(Q—S)曲线、S—lgt曲线和其他辅助分析所需的曲线；

(2)当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值为单桩竖向极限承载力；

(3)如果在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准，单桩竖向抗压极限承载力值取前一级荷载值；

(4)Q—S曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量S=40mm所对应的荷载值为单桩竖向极限承载力，当桩长大于40m时，宜考虑桩身的弹性压缩。根据沉降量确定极限承载力的基本原则是，尽可能挖掘桩的极限承载力而又保证有足够的安全储备。对直径D大于或等于800mm的桩，可取Q—S曲线上S=0.05 D对应的荷载值；

(5)单桩竖向抗压极限承载力，取S—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；

(6)如果因为已达加载反力装置或设计要求的最大加载量，或锚桩上拔量已超出允许值而终止加载时，若桩的总沉降量不大，桩的竖向抗压极限承载力取值为不小于实际最大试验荷载值；

(7)参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值作为单桩竖向极限承载力。极差超过平均值的30%时，宜增加试桩数量并分析离差过大的原因，并结合工程具体情况，确定极限承载力(对桩数为3根及3根以下的柱下桩台，取最小值)；

(8)以外推法求桩的竖向抗压极限承载力：在许多情况下，桩的静载试验加载往往达不到极限荷载而终止试验；对工程桩的试验也不允许将桩压至极限破坏状态，这给判定桩的极限承载力造成一定困难。根据研究和大量经验对比，已经建立了一些拟合数学模型和应用实测Q—S曲线的作图方法，用来推测终止试验后的Q—S曲线，并确定桩的极限承载力。

1.作图法

在Q—S曲线段上，选取曲率变化较大的一段曲线，在该曲线段两侧取两点(如图2-19中M₁，M₆)，把这2点对应的桩顶沉降等分成若干相等的沉降量ΔS(一般不少于四等分)，过各等分点作Q轴平行线与Q— S曲线相交得点M₂、M₃、M₄……，过上述各交点作S轴的平行线与Q轴相交，得P₁、P₂、P₃、P₄……，过上述各点作与Q轴成45 度的斜线P₁A、P₂B、P₃C、P₄D……，P₁A 与 M₂P₂的上延长线交于A点、P₂B与M₃P₃的上延长线交于B点、P₃C与M₄P₄的上延长线交于C点……，作一条过上述各点的直线AG，上述各点大致落在一条直线上，该直线与Q轴的交点F对应的Q值，即为单桩竖向抗压极限承载值Q_u，如图2-19所示。

图2-19 作图法求单桩竖向抗压极限承载值Q_u

2.双曲线法

双曲线法又称斜率倒数法。假设桩的静载试验Q—S曲线为一双曲线，其方程可写成：

土体原位测试与工程勘察

式中：M，C为待定参数。其确定方法是：在Q—S曲线的已知段选取两个点(Q₁，S₁)，(Q₂，S₂)，按式(2-32)、式(2-33)求得待定参数M，C为：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

3.最小二乘法

用最小二乘法对实测Q—S数据进行拟合，则有：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：S_i为桩测点处桩身沉降量(mm)；Q_i为测点处的桩身轴力(kPa)。

在数学意义上，桩的极限承载力值Q_f为：

土体原位测试与工程勘察

工程中，桩的极限承载力值Q_u为：

土体原位测试与工程勘察

也可取沉降量等于40mm所对应的荷载做为桩的极限承载力值：

土体原位测试与工程勘察

4.指数方乘法

假设Q—S曲线为指数曲线时，则有如下的方程式：Q=Q_u(1-e^-αs)，经数学变换后得：

土体原位测试与工程勘察

式中：Q为桩所受轴向静荷载(kPa)；Q_u同上；α为拟合系数，取值详见国家标准 GB/T19496-2004《钻心检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》。

图2-20 用指数方乘法求桩的极限承载力值

S-lg(1-Q/Q_u)为一直线，根据Q_u可能的大概范围，可假设若干个Q_u，再根据静载试验结果(Q_i，S_i)，计算出lg(1-Q/Q_u)，用S-lg(1 Q/Q_u)法可以绘出若干根指数曲线。若Q_u小于真实值时，曲线向上弯曲；若Q_u大于真实值时，曲线向下弯曲。在上弯与下弯曲线之间必可得一根近似直线，对应于该近似直线的Q_u，即为桩的极限荷载(图2-20)。

六、单桩竖向抗压承载力特征值R_a的确定

无论加载速率的快慢，应按参加统计的试桩数取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%。取此平均值的一半作为单桩竖向抗压承载力特征值R_a。

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定，单桩竖向抗压承载力特征值R_a为单桩竖向抗压极限承载力统计值的1/2(即：单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2)。

七、多年冻土地基单桩竖向静载荷试验

多年冻土中试桩施工后，应待冻土地温恢复正常后再进行载荷试验。试验桩宜经过一个冬期后再进行试验。试桩时间宜选在夏末、冬初，地温出现最高值的一段时间内进行。

单桩静载荷试验视试验条件和试验要求不同，可选用：慢速维持荷载法或快速维持荷载法进行试验：

A.采用慢速维持荷载法时，应符合下列要求：

加载级数不应少于6级，第一级荷载应为预估极限荷载的1/4倍，以后各级荷载可为极限荷载的0.15倍，累计试验荷载不得小于设计荷载的2倍；

在某级荷载作用下，桩在最后24h内的下沉量不大于0.5mm时，应视为下沉已稳定，方可施加下一级荷载；在某级荷载作用下，连续10d达不到稳定时，应视为桩-地基系统已遭破坏，可终止加载；

试验的测读时间，应符合下列规定：

a)沉降：加载前读一次，加载后读一次，此后每2h读一次。在高载下，当桩下沉加快时，观测次数应增加，缩短间隔时间；

b)地温：每24h观测一次。

卸载时的每级荷载值为加载值的两倍。卸载后应立即测读桩的变位，此后每2h测读一次，每级荷载的延续时间为12h，卸载期间应照常观测地温。

B.采用快速维持荷载法时，应符合下列要求：

快速加荷时每级荷载的间隔时间，应视桩周冻土类型和冻土条件确定，一般不得小于24h，且每级荷载的间隔时间应相等；

加载的级数一般不得少于6～7级，荷载级差可采用预估极限荷载的0.15倍。当桩在某级荷载作用下产生迅速下沉时，或桩头总下沉量超过40mm时，即可终止试验；

快速加载时，桩顶下沉和地温的观测要求，应与上述慢速加载时相同。

C.多年冻土地基单桩竖向极限承载力的确定，应符合下列规定：

慢速加载时，破坏荷载的前一级荷载，即为桩的极限荷载；

快速加载时，找出每级荷载下桩的稳定下沉速度(即稳定蠕变速率)，并绘制桩的流变曲线图(图2-21)，曲线延长线与横坐标的交点F应作为桩的极限长期承载力。

图2-21 桩的流变曲线示意图

多年冻土地基单桩竖向静载荷试验设计值的取值，应符合下列规定：

慢速加载时，应按参加统计的试桩数，取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%，取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。

快速加载时，应按参加统计的试桩数取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%，取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。

Ⅳ SMT回流焊曲线怎么看.详细一点哈，多少温度需要多少时间8温区的

八温区温度及时间：温区一：148度；温区二：180度；温区三：183度；温区四：168度；温区五：174度；温区六：198度；温区七：240度；温区八：252度；运输速度：0．6m／min；超温报警设置10度。

回流焊整体上讲只有四大温区预热区、恒温区、回流焊接区、冷却区。不管回流焊是多少个温区的回流焊，它们的温度设置都是根据这四大温区的作用原理来设置的。市场上一般八温区回流焊比较多些。

回流焊实际测量温度和回流焊设置温度是有一定温差的。实际上无铅回流焊高焊接温度是245度。回流焊的温度设置好根据锡膏厂提供的温度曲线和实际的焊接产品来设置。

十二温区回流焊：

1、预热区：PCB与材料（元器件）预热，针对回流焊炉说的是前一到两个加热区间的加热作用．更高预热，使被焊接材质达到热均衡，锡膏开始活动，助焊剂等成分受到温度上升而开始适量的挥发，此针对回流焊炉说的是第三到四个加热区间的加热作用。

2、恒温区： 除去表面氧化物，一些气流开始蒸发（开始焊接）温度达到焊膏熔点（此时焊膏处在将溶未溶状态），此针对回流焊炉的是第五六七三个加热区间的加热作用。

3、焊接区：从焊料熔点至峰值再降至熔点， 焊料熔溶的过程，PAD与焊料形成焊接，此针对回流焊炉的是第八、九、十、三个加区间的加热作用。

4、冷却区：从焊料熔点降至50度左右， 合金焊点的形成过程，此针对回流焊炉的是第十一、十二两个冷却区间的冷却作用。

(4)焊接结构SN曲线如何求得扩展阅读：

回流焊四大温区作用原理：

1、预热区的工作原理：预热是为了使焊膏活性化，及避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不良所进行的加热行为；

2、恒温区的工作原理：保温阶段的主要目的是使回流焊炉膛内各元件的温度趋于稳定，尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发；

3、回流焊接区的工作原理：当PCB进入回流区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态。有铅焊膏63sn37pb的熔点是183℃，无铅焊膏96．5Sn3Ag0．5Cu的熔点是217℃。

4、冷却区工作原理：在此阶段，温度冷却到固相温度以下，使焊点凝固。冷却速率将对焊点的强度产生影响。冷却速率过慢，将导致过量共晶金属化合物产生，以及在焊接点处易发生大的晶粒结构，使焊接点强度变低，冷却区降温速率般在4℃／S左右，冷却75℃即可。

Ⅳ 如何设定回流焊温度曲线

回流焊温度曲线各环节的一般技术要求： 一般而言，回流焊温度曲线可分为三个阶段：预热阶段、恒温阶段、回流阶段、冷却阶段。x0dx0a 第一、回流焊预热阶段温度曲线的设置： x0dx0a预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。 预热温度：依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。一般设定在80～160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140～160℃间，注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大，在150℃左右的预热温度下，氧化速度是常温下的数倍，铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。 •预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。一般在80～160℃预热段内时间为60～120sec，由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂，减少对元件的热冲击，同时使助焊剂充分活化，并且使温度差变得较小。 •预热段温度上升率：就加热阶段而言，温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。对最佳曲线而言推荐以0.5～1℃/sec的慢上升率，对传统曲线而言要求在3～4℃/sec以下进行升温较好。x0dx0a第二回流焊在恒温阶段的温度曲线设置x0dx0a回流焊的恒温阶段是指温度从120度~150度升至焊膏熔点的区域。保温段的主要目的是使SMA内各元件的温度x0dx0a趋於稳定，尽量减少温差。在这个区域_给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助x0dx0a焊剂得到充分挥发。到保温段结束，焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去，整个电路板的温度达到平衡x0dx0a。应注意的是SMA上所有元件在这一段结束时应具有相同的温度，否则进入到回流段将会因为各部分温度不均x0dx0a产生各种不良焊接现象。x0dx0a第三、回流焊在回流阶段的温度曲线设置： x0dx0a回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb焊锡，183℃熔融点，则最低峰值温度约210℃左右)。峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够，熔融不足而致生半田， 一般最高温度约235℃，过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生，再者超额的共界金属化合物将形成，并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。 •超过焊锡溶点以上的时间：由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素，其产生及滤出不仅与温度成正比，且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比，为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少，一般设定在45～90秒之间，此时间限制需要使用一个快速温升率，从熔点温度快速上升到峰值温度，同时考虑元件承受热应力因素，上升率须介于2.5～3.5℃/see之间，且最大改变率不可超过4℃/sec。x0dx0a第四、回流焊在冷却阶段的温度曲线设置： x0dx0a高于焊锡熔点温度以上的慢冷却率将导致过量共界金属化合物产生，以及在焊接点处易发生大的晶粒结构，使焊接点强度变低，此现象一般发生在熔点温度和低于熔点温度一点的温度范围内。快速冷却将导致元件和基板间太高的温度梯度，产生热膨胀的不匹配，导致焊接点与焊盘的分裂及基板的变形，一般情况下可容许的最大冷却率是由元件对热冲击的容忍度决定的。综合以上因素，冷却区降温速率一般在4℃/S左右，冷却至75℃即可。

Ⅵ 重金属的检测有哪些方法

重金属检测方法及应用
一、重金属的危害特性
（一）自然性：
长期生活在自然环境中的人类，对于自然物质有较强的适应能力。有人分析了人体中60多种常见元素的分布规律，发现其中绝大多数元素在人体血液中的百分含量与它们在地壳中的百分含量极为相似。但是，人类对人工合成的化学物质，其耐受力则要小得多。所以区别污染物的自然或人工属性，有助于估计它们对人类的危害程度。铅、镉、汞、砷等重金属，是由于工业活动的发展，引起在人类周围环境中的富集，通过大气、水、食品等进入人体，在人体某些器官内积累，造成慢性中毒，危害人体健康。
（二）毒性：
决定污染物毒性强弱的主要因素是其物质性质、含量和存在形态。例如铬有二价、三价和六价三种形式，其中六价铬的毒性很强，而三价铬是人体新陈代谢的重要元素之一。在天然水体中一般重金属产生毒性的范围大约在1～10mg/L之间，而汞，镉等产生毒性的范围在0.01～0.001mg/L之间。
（三）时空分布性：
污染物进入环境后，随着水和空气的流动，被稀释扩散，可能造成点源到面源更大范围的污染，而且在不同空间的位置上，污染物的浓度和强度分布随着时间的变化而不同。
（四）活性和持久性：
活性和持久性表明污染物在环境中的稳定程度。活性高的污染物质，在环境中或在处理过程中易发生化学反应，毒性降低，但也可能生成比原来毒性更强的污染物，构成二次污染。如汞可转化成甲基汞，毒性更强。与活性相反，持久性则表示有些污染物质能长期地保持其危害性，如重金属铅、镉等都具有毒性且在自然界难以降解，并可产生生物蓄积，长期威胁人类的健康和生存。
（五）生物可分解性：
有些污染物能被生物所吸收、利用并分解，最后生成无害的稳定物质。大多数有机物都有被生物分解的可能性，而大多数重金属都不易被生物分解，因此重金属污染一但发生，治理更难，危害更大。
（六）生物累积性：
生物累积性包括两个方面：一是污染物在环境中通过食物链和化学物理作用而累积。二是污染物在人体某些器官组织中由于长期摄入的累积。如镉可在人体的肝、肾等器官组织中蓄积，造成各器官组织的损伤。又如1953年至1961年，发生在日本的水俣病事件，无机汞在海水中转化成甲基汞，被鱼类、贝类摄入累积，经过食物链的生物放大作用，当地居民食用后中毒。
（七）对生物体作用的加和性：
多种污染物质同时存在，对生物体相互作用。污染物对生物体的作用加和性有两类：一类是协同作用，混合污染物使其对环境的危害比污染物质的简单相加更为严重；另一类是拮抗作用，污染物共存时使危害互相削弱。
二、重金属的定量检测技术
通常认可的重金伍数毁属分析方法有：紫外可分光光度法（UV）、原子吸收法（AAS）、原子荧光法（AFS）、电感耦合等离子体法（ICP）、X荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）。除上述方法外，更引入光谱法来毕茄进行检测，精密度更高，更为准确！
日本和欧盟国家有的采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）分析，但对国内用户而言，仪器成腔备本高。也有的采用X荧光光谱（XRF）分析，优点是无损检测，可直接分析成品，但检测精度和重复性不如光谱法。最新流行的检测方法--阳极溶出法，检测速度快，数值准确，可用于现场等环境应急检测。
（一）原子吸收光谱法（AAS）
原子吸收光谱法是20世纪50年代创立的一种新型仪器分析方法，它与主要用于无机元素定性分析的原子发射光谱法相辅相成，已成为对无机化合物进行元素定量分析的主要手段。
原子吸收分析过程如下：1、将样品制成溶液（同时做空白）；2、制备一系列已知浓度的分析元素的校正溶液（标样）；3、依次测出空白及标样的相应值；4、依据上述相应值绘出校正曲线；5、测出未知样品的相应值；6、依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。
现在由于计算机技术、化学计量学的发展和多种新型元器件的出现，使原子吸收光谱仪的精密度、准确度和自动化程度大大提高。用微处理机控制的原子吸收光谱仪，简化了操作程序，节约了分析时间。现在已研制出气相色谱—原子吸收光谱（GC-AAS）的联用仪器，进一步拓展了原子吸收光谱法的应用领域。
（二）紫外可见分光光度法（UV）
其检测原理是：重金属与显色剂—通常为有机化合物，可于重金属发生络合反应，生成有色分子团，溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下，比色检测。
分光光度分析有两种，一种是利用物质本身对紫外及可见光的吸收进行测定；另一种是生成有色化合物，即“显色”，然后测定。虽然不少无机离子在紫外和可见光区有吸收，但因一般强度较弱，所以直接用于定量分析的较少。加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，这是目前应用最广泛的测试手段。显色剂分为无机显色剂和有机显色剂，而以有机显色剂使用较多。大多当数有机显色剂本身为有色化合物，与金属离子反应生成的化合物一般是稳定的螯合物。显色反应的选择性和灵敏度都较高。有些有色螯合物易溶于有机溶剂，可进行萃取浸提后比色检测。近年来形成多元配合物的显色体系受到关注。多元配合物的指三个或三个以上组分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度测定的灵敏度，改善分析特性。显色剂在前处理萃取和检测比色方面的选择和使用是近年来分光光度法的重要研究课题。
（三）原子荧光法（AFS）
原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激以下所产生的荧光发射强度，以此来测定待测元素含量的方法。
原子荧光光谱法虽是一种发射光谱法，但它和原子吸收光谱法密切相关，兼有原子发射和原子吸收两种分析方法的优点，又克服了两种方法的不足。原子荧光光谱具有发射谱线简单，灵敏度高于原子吸收光谱法，线性范围较宽干扰少的特点，能够进行多元素同时测定。原子荧光光谱仪可用于分析汞、砷、锑、铋、硒、碲、铅、锡、锗、镉锌等11种元素。现已广泛用环境监测、医药、地质、农业、饮用水等领域。在国标中，食品中砷、汞等元素的测定标准中已将原子荧光光谱法定为第一法。
气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子的外层电子从基态或低能态会跃迁到高能态，同时发射出与原激发波长相同或不同的能量辐射，即原子荧光。原子荧光的发射强度If与原子化器中单位体积中该元素的基态原子数N成正比。当原子化效率和荧光量子效率固定时，原子荧光强度与试样浓度成正比。
现已研制出可对多元素同时测定的原子荧光光谱仪，它以多个高强度空心阴极灯为光源，以具有很高温度的电感耦合等离子体（ICP）作为原子化器，可使多种元素同时实现原子化。多元素分析系统以ICP原子化器为中心，在周围安装多个检测单元，与空心阴极灯一一成直角对应，产生的荧光用光电倍增管检测。光电转换后的电信号经放大后，由计算机处理就获得各元素分析结果。
（四）电化学法—阳极溶出伏安法
电化学法是近年来发展较快的一种方法，它以经典极谱法为依托，在此基础上又衍生出示波极谱、阳极溶出伏安法等方法。电化学法的检测限较低，测试灵敏度较高，值得推广应用。如国标中铅的测定方法中的第五法和铬的测定方法的第二法均为示波极谱法。
阳极溶出伏安法是将恒电位电解富集与伏安法测定相结合的一种电化学分析方法。这种方法一次可连续测定多种金属离子，而且灵敏度很高，能测定10-7-10-9mol/L的金属离子。此法所用仪器比较简单，操作方便，是一种很好的痕量分析手段。我国已经颁布了适用于化学试剂中金属杂质测定的阳极溶出伏安法国家标准。
阳极溶出伏安法测定分两个步骤。第一步为“电析”，即在一个恒电位下，将被测离子电解沉积，富集在工作电极上与电极上汞生成汞齐。对给定的金属离子来说，如果搅拌速度恒定，预电解时间固定，则m=Kc，即电积的金属量与被测金属离了的浓度成正比。第二步为“溶出”，即在富集结束后，一般静止30s或60s后，在工作电极上施加一个反向电压，由负向正扫描，将汞齐中金属重新氧化为离子回归溶液中，产生氧化电流，记录电压-电流曲线，即伏安曲线。曲线呈峰形，峰值电流与溶液中被测离了的浓度成正比，可作为定量分析的依据，峰值电位可作为定性分析的依据。
示波极谱法又称“单扫描极谱分析法”。一种极谱分析新力一法。它是一种快速加入电解电压的极谱法。常在滴汞电极每一汞滴成长后期，在电解池的两极上，迅速加入一锯齿形脉冲电压，在几秒钟内得出一次极谱图，为了快速记录极谱图，通常用示波管的荧光屏作显示工具，因此称为示波极谱法。其优点：快速、灵敏。
（五）X射线荧光光谱法（XRF）
X射线荧光光谱法是利用样品对x射线的吸收随样品中的成分及其多少变化而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法。它具有分析迅速、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单，光谱干扰少，试样形态多样性及测定时的非破坏性等特点。它不仅用于常量元素的定性和定量分析，而且也可进行微量元素的测定，其检出限多数可达10-6。与分离、富集等手段相结合，可达10-8。测量的元素范围包括周期表中从F-U的所有元素。多道分析仪，在几分钟之内可同时测定20多种元素的含量。
x射线荧光法不仅可以分析块状样品，还可对多层镀膜的各层镀膜分别进行成分和膜厚的分析。
当试样受到x射线，高能粒子束，紫外光等照射时，由于高能粒子或光子与试样原子碰撞，将原子内层电子逐出形成空穴，使原子处于激发态，这种激发态离子寿命很短，当外层电子向内层空穴跃迁时，多余的能量即以x射线的形式放出，并在教外层产生新的空穴和产生新的x射线发射，这样便产生一系列的特征x射线。特征x射线是各种元素固有的，它与元素的原子系数有关。所以只要测出了特征x射线的波长λ，就可以求出产生该波长的元素。即可做定性分析。在样品组成均匀，表面光滑平整，元素间无相互激发的条件下，当用x射线（一次x射线）做激发原照射试样，使试样中元素产生特征x射线（荧光x射线）时，若元素和实验条件一样，荧光x射线强度与分析元素含量之间存在线性关系。根据谱线的强度可以进行定量分析
（六）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、Fe 、K、 Se）在ICP-MS中有严重的干扰，也将恶化其检出限。
ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。
ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温使样品去溶剂化，汽化解离和电离。部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统，在真空系统内，正离子被拉出并按照其质荷比分离。在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。

Ⅶ 表面装贴技术

无铅焊接
考虑到环境和健康的因素，欧盟已通过立法将在2008年停止使用含铅钎料，美国和日本也正积极考虑通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。 铅的毒害目前全球电子行业用钎料每年消耗的铅约为20000t，大约占世界铅年总产量的5%。铅和铅的化合物已被环境保护机构(EPA)列入前17种对人体和环境危害最大的化学物质之一。 无铅钎料 目前常用的含铅合金焊料粉末有锡一铅（Sn-Pb）、锡一铅一银（Sn-Pb-Ag）、锡一铅一铋（Sn-Pb-Bi）等，常用的合金成分为63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。不同合金比例有不同的熔化温度。对于标准的Sn63和Sn62焊料合金来说，回流温度曲线的峰值温度在203到230度之间。然而，大部分的无铅焊膏的熔点比Sn63合金高出30至45度，因此， 无铅钎料的基本要求目前国际上公认的无铅钎料定义是:以Sn为基体，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而Pb的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。无铅钎料不是新技术，但今天的无铅钎料研究是要寻求年使用量为5～6万吨的Sn-Pb钎料的替代产品。因此，替代合金应该满足以下要求:

(1)其全球储量足够满足市场需求。某些元素，如铟和铋，储量较小，因此只能作为无铅钎料中的微量添加成分;
(2)无毒性。某些在考虑范围内的替代元素，如镉、碲是有毒的。而某些元素，如锑，如果改变毒性标准的话，也可以认为是有毒的;
(3)能被加工成需要的所有形式，包括用于手工焊和修补的焊丝;用于钎料膏的焊料粉;用于波峰焊的焊料棒等。不是所有的合金能够被加工成所有形式，如铋的含量增加将导致合金变脆而不能拉拔成丝状;
(4)相变温度(固/液相线温度)与Sn-Pb钎料相近;
(5)合适的物理性能，特别是电导率、热导率、热膨胀系数;
(6)与现有元件基板/引线及PCB材料在金属学性能上兼容;
(7)足够的力学性能:剪切强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热机疲劳抗力、金属学组织的稳定性;
(8)良好的润湿性;
(9)可接受的成本价格。

新型无铅钎料的成本应低于 22.2/kg，因此其中In的质量分数应小于1.5%，Bi含量应小于2.0%。 早期的研发计划集中于确定新型合金成分、多元相图研究和润湿性、强度等基本性能考察。后期的研发计划主要集中于五种合金系列:SnCu、SnAg、SnAgCu、SnAgCuSb和SnAgBi。并深入探讨其疲劳性能、生产行为和工艺优化。 表2.3 NCMS美国国家制造科学中心提出的无铅钎料性能评价标准 IPC也于2000年6月发布了研究报告“A guide line for assembly of lead-free electronics”。

目前国际上关于无铅钎料的主要结论如下:现在已经有很多种无铅钎料面世没有一种能够为SnPb钎料的直接替代提供全面的解决方案。

(1)对于某些特殊的工艺过程，某些特定的无铅钎料可以实现直接替代;
(2)目前而言，最吸引人的无铅钎料是Sn-Ag-Cu系列。其他有潜力的组合包括Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag和Sn-Ag-Bi;
(3)目前还没有合适的高铅高熔点钎料的无铅替代品;
(4)目前看来，钎剂的化学系统不需要进行大的变动;
(5)无铅钎料形成焊点的可靠性优于SnPb合金。

几种无铅钎料的对比

(1)SnCu:价格最便宜;熔点最高;力学性能最差。
(2)SnAg:力学性能良好，可焊性良好，热疲劳可靠性良好，共晶成分时熔点为221℃。SnAg和SnAgCu组合之间的差异很小，其选择主要取决于价格、供货等其他因素。
(3)SnAgCu(Sb):直到最近几年才知道Sn-Ag-Cu之间存在三元共晶，且其熔点低于Sn-Ag共晶，当然该三元共晶的准确成分还存在争议。与Sn-Ag和Sn-Cu相比，该组合的可靠性和可焊性更好。而且加入0.5%Sb后还可以进一步提高其高温可靠性。
(4)SnAgBi(Cu)(Ge):熔点较低，200～210℃;可靠性良好;在所有无铅钎料中可焊性最好，已得到Matsushita确认;加入Cu或Ge可进一步提高强度;缺点是含Bi带来润湿角上升缺陷的问题。
(5)SnZnBi:熔点最接近于Sn-Pb共晶;但含Zn带来很多问题，如钎料膏保存期限、大量活性钎剂残渣、氧化问题、潜在腐蚀性问题。目前不推荐使用。 2.2 选择合金 由上，本次回流工艺设计焊料合金采用Sn/Ag/Cu合金（Sn/Ag3.0/Cu0.5），因为该合金被认为是国际工业中的首选并且得到了工业和研究公会成员的推荐。因为虽然一些公会还提议并且研究了另一种合金Sn/0.7Cu（质量百分比），一些企业在生产中也有采用这种合金。但是相对Sn/Cu合金的可靠性和可湿性，另外考虑到在回流焊和波峰焊中采用同种合金，Sn/Ag/Cu合金便成为工艺发展试验最好的选择。 Sn/Ag3.0/Cu0.5合金性能： 溶解温度：固相线217℃/液相线220℃；成本：0.10美元/cm3 与Sn/Cu焊料价格比：2.7 机械强度：48kg/mm2 延伸率：75％ 湿润性：良 由Sn/Ag/Cu合金性能可知：焊料合金熔融温度比原Sn/Pb合金高出36℃，形成商品化后的价格也比原来提高。工艺焊接温度采用日本对此合金焊料的推荐工艺曲线，见图2.1。
日本推荐的无铅回流焊典型工艺曲线 说明：推荐的工艺曲线上有三个重要点：

（1） 预热区升温速度要尽量慢一些（选择数值2～3℃/s），以便控制由焊膏的塌边而造成焊点的桥接、焊锡球等。
（2） 预热要求必须在（45～90sec、120～160℃）范围内，以控制由PCB基板的温差及焊剂性能变化等因素而发生回流焊时的不良。
（3） 焊接的最高温度在230℃以上，保持20～30sec，以保证焊接的湿润性。 冷却速度选择-4℃/s 6 回流焊中出现的缺陷及其解决方案 焊接缺陷可以分为主要缺陷、次要缺陷和表面缺陷。凡使SMA功能失效的缺陷称为主要缺陷；次要缺陷是指焊点之间润湿尚好，不会引起SMA功能丧失，但有影响产品寿命的可能的缺陷；表面缺陷是指不影响产品的功能和寿命。它受许多参数的影响，如焊膏、基板、元器件可焊性、印刷、贴装精度以及焊接工艺等。我们在进行SMT工艺研究和生产中，深知合理的表面组装工艺技术在控制和提高SMT生产质量中起着至关重要的作用。

回流焊中的锡珠

(1) 回流焊中锡珠形成的机理 回流焊中出现的锡珠（或称焊料球），常常藏于矩形片式元件两焊端之间的侧面或细间距引脚之间，如图6.1、6.2。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊料会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊料会从焊缝流出，形成锡珠。因此，焊料与焊盘和器件引脚的润湿性差是导致锡珠形成的根本原因。 图6.1 片式元件一例有粒度稍大的锡球 图6.2 比引脚四周有分散的锡球 锡膏在印刷工艺中，由于模板与焊盘对中偏移，若偏移过大则会导致锅膏漫流到焊盘外，加热后容易出现锡珠。贴片过程中Z轴的压力是引起锡珠的一项重要原因，往往不被人们历注意，部分贴片机由于Z铀头是依据元件的厚度来定位．故会引起元件贴到PCB上一瞬间将锡蕾挤压到焊盘外的现象，这部分组喜明显会引起锡珠。这种情况下产生的锡珠尺寸稍大，通常只要重新调节Z铀高度，就能防止锡珠的产生。

(2) 原因分析与控制方法 造成焊料润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施:

(1) 回流温度曲线设置不当。焊膏的回流与温度和时间有关，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，时间过短，使焊膏内部的水分和溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出锡珠。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4℃/s是较理想的。

(2) 如果总在同一位置上出现锡珠，就有必要检查金属模板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，焊盘尺寸偏大，以及表面材质较软(如铜模板)，会造成印刷焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥接，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘印刷时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。

(3) 如果从贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，产生锡珠。选用工作寿命长一些的焊膏(我们认为至少4h)，则会减轻这种影响。

(4) 另外，焊膏错印的印制板清洗不充分，会使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，贴放元器件时，使印刷焊膏变形。这些也是造成锡珠的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程中的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程进行生产，加强工艺过程的质量控制。 6.2 立片问题(曼哈顿现象) 形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象，见图6.5。引起这种现象的主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。在以下情况会造成元件两端受热不均匀: 图6.5 立片现象 图6.6 元件偏离焊盘故两侧受力不平衡产生立片现象 。

(1)元件排列方向设计不正确。我们设想在回流焊炉中有一条横跨炉子宽度的回流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化，如图6.7所示。片式矩形元件的一个端头先通过回流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件端头的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183℃液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于回流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，应保持元件两端同时进入回流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。 图6.7 焊盘一侧锡青末熔化．两焊盘张力不平衡就会出现立碑。

(2)在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217℃，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受100℃以上的温差变化，汽相焊的汽化力很容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低温箱内145～150℃的温度下预热1～2min，然后在汽相焊的平衡区内再预热1min左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接，消除了立片现象。

(3)焊盘设计质量的影响。若片式元件的一对焊盘尺寸不同或不对称，也会引起印刷的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。 6.3 桥接 桥接也是SMT生产中常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路，遇到桥接必须返修。桥接这发生的过程。

(1)焊膏质量问题 锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久后．易出现金属含量增高；焊膏黏度低，预热后漫流到焊盘外；焊膏塌落度差，预热后汉漫到焊盘外，均会导致IC引脚桥接。 解决办法是调整锡膏。

(2)印刷系统 印刷机重复精度差，对位不齐，锡膏印刷到银条外，这种情况多见于细间距QFP生产；钢板对位不好和PCB对位不好以及钢板窗口尺寸／厚度设计不对与PCB焊盘设计合金镀层不均匀，导致的锡膏量偏多，均会造成桥接。 解决方法是调整印刷机，改善PCB焊盘涂覆层。

(3)贴放 贴放压力过大，锡膏受压后浸沉是生产中多见的原因，应调整Z轴高度。若有贴片精度不够，元件出现移位及IC引脚变形，则应针对原因改进。

(4)预热 升温速度过快，锡膏中溶剂来不及挥发。 6.4 吸料／芯吸现象 芯吸现象又称抽芯现象是常见焊接缺陷之一如图6.8，多见于汽相回流焊中。芯吸现象是焊料脱离焊盘沿引脚上行到引脚与芯片本体之间，会形成严重的虚焊现象。 图6.8 芯吸现象 产生的原因通常认为是元件引脚的导热率大．升温迅速，以致焊料优先润湿引脚，焊料与引脚之间的润湿力远大于焊料与焊盘之间的润湿力，引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。在红外回流焊中，PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线的优良吸收介质，而引脚却能部分反射红外线，相比而言，焊料优先熔化，它与焊盘的润湿力大于它与引脚之间的润湿力，故焊料不会沿引脚上升，发生芯吸现象的概率就小很多。 解决办法是：在汽相回流焊时应首先将SMA充分预热后再放入汽相炉中；应认真检查和保证PCB板焊盘的可焊性，可焊性不好的PCB不应用于生产；元件的共面性不可忽视，对共面性不良的器件不应用于生产。 6.5 焊接后印制板阻焊膜起泡 印制板组件在焊接后，会在个别焊点周围出现浅绿色的小泡，严重时还会出现指甲盖大小的泡状物，不仅影响外观质量，严重时还会影响性能，是焊接工艺中经常出现的问题之一。 阻焊膜起泡的根本原因，在于阻焊膜与阳基材之间存在气体/水蒸气。微量的气体/水蒸气会夹带到不同的工艺过程，当遇到高温时，气体膨胀，导致阻焊膜与阳基材的分层。焊接，焊盘温度相对较高，故气泡首先出现在焊盘周围。 现在加工过程经常需要清洗，干燥后再做下道工序，如腐刻后，应干燥后再贴阻焊膜，此时若干燥温度不够，就会夹带水汽进入下道工序。PCB加工前存放环境不好，湿度过高，焊接时又没有及时干燥处理；在波峰焊工艺中，经常使用含水的助焊剂，若PCB预热温度不够，助焊剂中的水汽会沿通孔的孔壁进入到PCB基板的内部，焊盘周围首先进入水汽，遇到焊接高温后这些情况都会产生气泡。 解决办法是； (1)应严格控制各个环节，购进的PCB应检验后入库．通常标准情况下，不应出现起泡现象； (2)PCB应存放在通风干燥环境下，存放期不超过6个月； (3)PCB在焊接前应放在烘箱中预烘105℃／4h～6h； 6.6 PCB扭曲 PCB扭曲问题是SMT大生产中经常出现的问题，它会对装配及测试带来相当大的影响，因此在生产中应尽量避免这个问题的出现，PCB扭曲的原因有如下几种： (1) PCB本身原材料选用不当，PCB的Tg低，特别是纸基PCB，其加工温度过高，会使PCB变弯曲。 (2) PCB设计不合理，元件分布不均会造成PCB热应力过大，外形较大的连接器和插座也会影响PCB的膨胀和收缩，乃至出现永久性的扭曲。 (3)双面PCB，若一面的铜箔保留过大(如地线)，而另一面铜箔过少，会造成两面收缩不均匀而出现变形。 (4)回流焊中温度过高也会造成PCB的扭曲。 针对上述原因，其解决办法如下：在价格和空间容许的情况下，选用Tg高的PCB或增加PCB的厚度，以取得最佳长宽比；合理设计PCB，双面的钢箔面积应均衡，在没有电路的地方布满钢层，并以网络形式出现，以增加PCB的刚度，在贴片前对PCB进行预热，其条件是105℃／4h；调整夹具或夹持距离，保证PCB受热膨胀的空间；焊接工艺温度尽可能调低；已经出现轻度扭曲时，可以放在定位夹具中，升温复位，以释放应力，一般会取得满意的效果。 6.7 IC引脚焊接后引脚开路/虚焊 IC引脚焊接后出现部分引脚虚焊，是常见的焊接缺陷，产生的原因很多，主要原因，一是共面性差，特别是QFP器件．由于保管不当，造成引脚变形，有时不易被发现(部分贴片机没有检查共面性的功能)，产生的过程如图6.9所示。 图6.9 共面性差的元件焊接后出现需焊 因此应注意器件的保管，不要随便拿取元件或打开包装。二是引脚可焊性不好。IC存放时间长，引脚发黄，可焊性不好也会引起虚焊，生产中应检查元器件的可焊性，特别注意比存放期不应过长(制造日期起一年内)，保管时应不受高温、高湿，不随便打开包装袋。三是锡膏质量差，金属含量低，可焊性差，通常用于QFP器件的焊接用锡膏，金属含量应不低于90％。四是预热温度过高，易引起IC引脚氧化，使可焊性变差。五是模板窗口尺寸小，以致锡膏量不够。通常在模板制造后，应仔细检查模板窗口尺寸，不应太大也不应太小，并且注意与PCB焊盘尺寸相配套。 6.8片式元器件开裂 在SMC生产中，片式元件的开裂常见于多层片式电容器(MLCC)，其原因主要是效应力与机械应力所致。 (1)对于MLCC类电容来讲，其结构上存在着很大的脆弱性，通常MLCC是由多层陶瓷电容叠加而成，强度低，极不耐受热与机械力的冲击。 (2)贴片过程中，贴片机z轴的吸放高度，特别是一些不具备z轴软着陆功能的贴片机，吸放高度由片式元件的厚度而不是由压力传感器来决定，故元件厚度的公差会造成开裂。 (3)PCB的曲翘应力，特别是焊接后，曲翘应力容易造成元件的开裂。 (4)一些拼板的PCB在分割时，会损坏元件。 预防办法是：认真调节焊接工艺曲线，特别是预热区温度不能过低；贴片时应认真调节贴片机z轴的吸放高度；应注意拼板的刮刀形状；PCB的曲翘度．特别是焊接后的曲翘度，应有针对性的校正，如是PCB板材质量问题，需另重点考虑。 6.9其他常见焊接缺陷 （1）差的润湿性 差的润湿性，表现在PCB焊盘吃锡不好或元件引脚吃锡不好。 产生的原因：元件引脚PCB焊盘已氧化/污染；过高的回流焊温度；锡膏的质量差。均会导致润湿性差，严重时会出现虚焊。 （2）锡量很少 锡量很少，表现在焊点不饱满，IC引脚根弯月面小。 产生原因：印刷模板窗口小；灯芯现象(温度曲线差)；锡膏金属含量低。这些均会导致锡量小，焊点强度不够。 （3）引脚受损 引脚受损，表现在器件引脚共面性不好或弯曲，直接影响焊接质量。 产生原因：运输／取放时碰坏。为此应小心地保管元器件，特别是FQFP。 （4）污染物覆盖了焊盘 污染物覆盖了焊盘，生产中时有发生。 产生原因：来自现场的纸片；来自卷带的异物；人手触摸PCB焊盘或元器件；字符图位置不对。因而生产时应注意生产现场的清洁，工艺应规范。 （5）锡膏量不足 锡膏量不足，生产中经常发生的现象。 产生原因：第一块PCB印刷/机器停止后的印刷；印刷工艺参数改变；钢板窗口堵塞；锡膏品质变坏。上述原因之一，均会引起锡音量不足，应针对性解决问题。 （6）锡膏呈角状 锡膏呈角状，生产中经常发生，且不易发现、严重时会连焊。 产生原因：印刷机的抬网速度过快；模板孔壁不光滑，易使锡膏呈元宝状。 7 总结 目前国内外已经对无铅焊接技术进行了大量的研究，对提出的多种无铅焊料包括Sn-Cu系列、Sn-Ag-Cu系列、Sn-Ag-Bi-Cu系列、Sn-Bi系列、Sn-Sb系列等都有较为深入的研究。国际工业研究会等电子行业协会对典型的合金材料例如Sn-Ag-Cu系列的几种合金比例也有推荐的工艺参数；一些有实力的企业更是在此研究成果的基础上进行反复试验研究对工艺参数不断优化，尽可能取得最大程度上的效益。本课题参照国内外文献资料和有关期刊，选择适当参数；并选定SMT相关网站中登出市场上符合工艺要求的回流焊设备组成无铅回流焊的工艺过程。最后对焊接过程中可能出现的焊接缺陷作出理论分析，并提出相对的解决方案。 本课题是工艺的理论研究，由于设备欠缺、更因为本人SMT方面知识的浅薄不全面，出现谬误在所难免。望各位批评指正，不胜感激。

Ⅷ 有铅和无铅的焊接时推拉力

传统的锡铅焊料在电子装联中已经应用了近一个世纪。Sn63／Pb37共晶焊料的导电性、稳定性、抗蚀性、抗拉和抗疲劳、机械强度、工艺性都是非常优秀的，而且资源丰富，价格便宜。是一种极为理想的电子焊接材料。
但由于铅污染人类的生活环境。据统计，某些地区地下水的含铅量已超标30倍（允许标准
一、 无铅焊接技术的现状
无铅焊料合金成分的标准化目前还没有明确的规定。IPC等大多数商业协会的意见：铅含量<0.1－0.2WT％（倾向<0.1％，并且不含任何其它有毒元素的合金称为无铅焊料合金。
1、 无铅焊料合金
无铅化的核心和首要任务是无铅焊料。据统计全球范围内共研制出焊膏、焊丝、波峰焊棒材100多种无铅焊料，但真正公认能用的只有几种。
（1） 目前最有可能替代Sn／Pb焊料的合金材料
最有可能替代Sn／Pb焊料的无毒合金是Sn基合金。以Sn为主，添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素，构成二元、三元或多元合金，通过添加金属元素来改善合金性能，提高可焊性、可靠性。主要有：Sn－Bi系焊料合金，Sn－Ag共晶合金，Sn－Ag－Cu三元合金，Sn－Cu系焊料合金，Sn－Zn系焊料合金（仅日本开发应用），Sn－Bi系焊料合金，Sn－In和Sn－Pb 系合金。
（2） 目前应用最多的无铅焊料合金三元共晶形式的Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7（美国）和三元近共晶形式的Sn96.5\Ag3.0\Cu0.5（日本）是目前应用最多的用于再流焊的无铅焊料。其熔点为216－220℃左右。
由于Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7无铅焊料美国已经有了专利权，另外由于Ag含量为3.0WT％的焊料没有专利权，价格较便宜，焊点质量较好，因此IPC推荐采用Ag含量为3.0WT％（重量百分比）的Sn－Ag－Cu焊料。
Sn－0.7Cu－Ni焊料合金用于波峰焊。其熔点为227℃。
虽然Sn基无铅合金已经被较广泛应用，与Sn63\Pb37共晶焊料相比无铅合金焊料较仍然有以下问题：
（A）熔点高34℃左右。
（B）表面张力大、润湿性差。
（C）价格高
2、PCB焊盘表面镀层材料
无铅焊接要求PCB焊盘表面镀层材料也要无铅化，PCB焊盘表面镀层的无铅化相对于元器件焊端表面的无铅化容易一些。目前主要有用非铅金属或无铅焊料合金取代Pb－Sn热风整平（HASL）、化学镀Ni和浸镀金（ENIC）、Cu表面涂覆OSP、浸银（I－Ag）和浸锡（I－Sn）。
目前无铅标准还没有完善，因此无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。美国和台湾省镀纯Sn和Sn/Ag/Cu的比较多，而日本的元件焊端镀层种类比较多，各家公司有所不同，除了镀纯Sn和/Sn/Ag/Cu外，还有镀Sn/Cu、Sn/Bi等合金层的。由于镀Sn的成本比较低，因此采用镀Sn工艺比较多，但由于Sn表面容易氧化形成很薄的氧化层、加电后产生压力、有不均匀处会把Sn推出来，形成Sn须。Sn须在窄间距的QFP等元件处容易造成短路，影响可靠性。对于低端产品以及寿命要求小于5年的元器件可以镀纯Sn，对于高可靠产品以及寿命要求大于5年的元器件采用先镀一层厚度约为1µm以上的Ni，然后再镀2－3µm厚的Sn。
3、 目前无铅焊接工艺技术处于过渡和起步阶段
虽然国际国内都在不同程度的应用无铅技术，但目前还处于过渡和起步阶段，从理论到应用都还不成熟。没有统一的标准，对无铅焊接的焊点可靠性还没有统一的认识，因此无论国际国内无铅应用技术非常混乱，大多企业虽然焊接材料无铅化了，但元器件焊端仍然有铅。究竟哪一种无铅焊料更好？哪一种PCB焊盘镀层对无铅焊更有利？哪一种元器件焊端材料对无铅焊接焊点可靠性更有利？什么样的温度曲线最合理？无铅焊对印刷、焊接、检测等设备究竟有什么要求。。。。都没有明确的说法。总之，对无铅焊接技术众说纷纭，各有一套说法、各有一套做法。这种状态对无铅焊接产品的可靠性非常不利。因此目前迫切需要加快对无铅焊接技术从理论到应用的研究。
二、 无铅焊接的特点和对策
1、 无铅焊接和焊点的主要特点
（1） 无铅焊接的主要特点
（A）高温、熔点比传统有铅共晶焊料高34℃左右。
（B）表面张力大、润湿性差。
（C）工艺窗口小，质量控制难度大。
（2） 无铅焊点的特点
（A）浸润性差，扩展性差。
（B）无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。
（C）无铅焊点中气孔较多，尤其有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出去，造成气孔。但气孔不影响机械强度。
（D）缺陷多－由于浸润性差，使自定位效应减弱。
无铅焊点外观粗糙、气孔多、润湿角大、没有半月形，由于无铅焊点外观与有铅焊点有较明显的不同，如果有原来有铅的检验标准衡量，甚至可以认为是不合格的，但对于一般要求的民用电子产品这些不影响使用质量。因此要说服客户理解，这是因为无铅焊接润湿性差造成的。随着无铅技术的深入和发展，由于助焊剂的改进以及工艺的进步，无铅焊点的粗糙外观已经有了一些改观，相信以后会有更好的进步。
2、 无铅波峰焊特点及对策
无铅波峰焊接的主要特点也是高温、润湿性差、工艺窗口小。质量控制难度比再流焊更大。
（1） 用对波峰焊的焊料通常采用Sn－0.7Cu或Sn－0.7Cu－0.05Ni，熔点227℃，焊接温度250－260℃。Sn－Cu焊料中加入少量的Ni可增加流动性和延伸率。波峰焊也可以使用Sn/Ag/Cu，一般不推荐用Sn/Ag/Cu焊料，除了因为Sn/Ag/Cu焊料的成本比较高，另外Ag也会腐蚀Sn锅，而且腐蚀作用比Sn更严重。
（2） 无铅波峰焊接Sn锅中焊料温度高达250－260℃，Sn在高温下有溶蚀Sn锅的现象，温度越高熔蚀性越严重，而且无铅焊料中Sn成分占99％，比有铅焊料多40％，如果采用传统的不锈钢锅胆进行无铅焊，大约三个月就会发生漏锅现象。因此要求波峰焊设备的Sn锅，喷嘴耐高温、耐腐蚀，目前一般采用钛合金钢锅胆，
由于无铅焊料的浸润性差，工艺窗口小，焊接时为了减小PCB表面的温度差，要求Sn锅温度均匀，
（3） 由于高熔点，PCB预热温度也要相应提高，一般为100－130℃。为了PCB内外温度均匀，预热区要加长。使缓慢升温。焊接时间3－4s。两个波之间的距离要短一些。
（4） 对于大尺寸的PCB，为了预防PCB变形，传输导轨增加中间支撑。
（5） 由于高温，为了防止焊点冷却疑固时间过长造成焊点结晶颗粒长大，波峰焊设备应增加冷却装置，使焊点快速降温。但是冷却速度过快又可能对陶瓷体结构的CHIP元件伤害，有可能会使无件产生开裂，因此还要控制不要过快冷却。另外对Sn锅吹风会影响焊接温度，因此还要考虑采用适当的冷却手段。
（6） 由于高温和浸润性差，要提高助焊剂的活化温度和活性，工艺上可增加一些助剂涂覆盖。
（7） 要密切关注Sn－Cu焊料中Cu的比例，Cu的成分达0.2％，液相温度改变多达6℃。这样的改变可能导致动力学的改变以及焊接质量的改变。Cu比例超过1％，必须换新焊料。由于Cu随工作时间不断增多，因此一般选择低Cu合金。
（8） 波峰焊时通孔元件插装孔内上锡高度可能达不到75％（传统Sn\Pb要求75％），因此要求从PCB孔径比的设计、助焊剂活性与涂覆量、波峰温度、波峰高度、导轨的倾斜角度等方面综合考虑。
（9） 由于高温，Sn会加速氧化，因此无铅波峰焊工艺还有一个很大的缺点是产生大量的残渣，充氮气（N2）可以减少焊Sn渣的形成。当然也可以不充N2，或者加入无铅锡渣还原粉，将产生大量的残渣还原后重复利用，但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。
（10） 波峰焊后分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象较严重。
三、 从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段存在的问题
1、 无铅工艺对元器件的挑战
（1） 耐高温
要考虑高温对元器件封装的影响。由于传统表面贴装元器件的封装材料只要能够耐240℃高温就能满足有铅焊料的焊接温度了，而无铅焊接时对于复杂的产品焊接温度高达260℃，因此元器件封装能否耐高温是必须考虑的问题了。
另外还要考虑高温对器件内部连接的影响。IC的内部连接方法有金丝球焊、超声压焊，还有倒装焊等方法，特别是BGA、CSP和组合式复合元器件、模块等新型的元器件，它们的内部连接用的材料也是与表面组装用的相同的焊料，也是用的再流焊工艺。因此无铅元器件的内连接材料也要符合无铅焊接的要求。
（2） 焊端无铅化
有铅元器件的焊端绝大多数是Sn／Pb镀层，而无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。究竟哪一种镀层最好，目前还没有结论，因此还有待无铅元器件标准的完善。
2、 无铅工艺对PCB的挑战
无铅工艺要求PCB耐热性好，较高的玻璃化转变温度Tg，低热膨胀系数，低成本。
（1） 无铅工艺要求较高的玻璃化转变温度Tg
Tg是聚合物特有的性能，是决定材料性能的临界温度。在SMT焊接过程中，焊接温度远远高于PCB基板的Tg，无铅焊接温度比有铅高34℃，更容易PCB的热变形，冷却时损坏元器件。应适当选择Tg较高的基PCB材料。
（2） 要求低热膨胀系数（CTE）
当焊接温度增加时，多层结构PCB的Z轴与XY方向的层压材料、玻璃纤维、以及Cu之间的CTE不匹配，将在Cu上产生很大的应力，严重时会造成金属化孔镀层断裂而失效。这是一个相当复杂的问题，因为它取决于很多变量，如PCB层数、厚度、层压材料、焊接曲线、以及Cu的分布、过孔的几何形状（如纵横比）等。
克服多层板金属化孔断裂的措施：
凹蚀工艺一-电镀前在孔内侧除掉树脂／玻璃纤维。
以强金属化孔壁与多层板的结合力。
凹蚀深度为13－20µm。
（3） 高耐热性
FR－4基材PCB的极限温度为240℃，对于简单产品，峰值温度235－240℃可以满足要求，但是对于复杂产品，可能需要260℃才能焊好。因此厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR－5。
（4） 低成本
由于FR－5的成本比较高，对于一般消费类产品可以采用复合基CEMn来替代FR－4基材，CEMn是表面和芯部由不同材料构成的刚性复合基覆铜箔层压板，简称CEMn代表不同型号。
四、 无铅工艺对助焊剂的挑战
（1） 无铅工艺对助焊剂的要求
（A）由于焊剂与合金表面之间有化学反应，因此不同合金成分要选择不同的助焊剂。
（B）由于无铅合金的浸润性差，要求助焊剂活性高。
（C）提高助焊剂的活化温度，要适应无铅高温焊接温度。
（D）焊后残留物少，并且无腐蚀性，满足ICT探针能力和电迁移。
（2） 焊膏印刷性、可焊性的关键在于助焊剂。
确定了无铅合金后，关键在于助焊剂。例如有8家焊膏公司给某公司提供相同合金成份的无铅焊膏进行试验，试验结果差别很大。润湿性好的焊膏后不立碑，润湿性差的湿膏焊上后电阻、电容移位比较多。因此，选择焊膏要做工艺试验，看看印刷性能否满足要求，焊后质量如何。例如印刷时焊膏的滚动性、填充性、脱膜性是否好，间隔1个小时观察印刷质量有无变化、测1－8小时的黏度变化等等。总之要选择适合自己产品和工艺的焊膏。
（3） 无铅焊剂必须专门配制焊膏中的助焊剂是净化焊接表面,提高润湿性,防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。高温下助焊剂对PCB的焊盘，元器件端头和引脚表面的氧化层起到清洗作用，同时对金属表面产生活化作用。
免清洗Sn－Pb焊膏已经使用了多年，而且已是成熟的技术。早期无铅焊膏的做法是简单地将Sn－Pb焊料免清洗焊剂和无铅合金混合，结果很糟糕。焊膏中助焊剂和焊料合金间的化学反应影响了焊膏的流变特性，流变性对印刷性能至关重要。
由于无铅合金的浸润性差，要求助焊提高活性，提高活化温度的道理，下面再进一步分析：无论有铅焊接还是无铅焊接，助焊剂浸润区是控制焊接接的关键区域，助焊酸在常温下不能和Cu20起反应，就是分解反应，在分解反应时会发出热量，释放激活能。有铅焊接时，助焊剂的活性反应恰好在焊料的熔点183℃之前，对金属表面进行清洗，焊料熔化时使金属表面获得激活能，从而能够起到降低熔融焊料的黏度和表面张力，提高浸润性的作用，有利于扩散、溶解形成金属间合金层。但是无铅焊接时，熔点为217℃，比有铅高34℃，而无铅助焊剂的主要成份也是松香脂，如果使用传统的助焊剂，在183℃焊料熔化前焊膏中的助焊剂已经结束化反应，再从183℃上升到217℃，由于助焊剂长时间处在高温下，不仅起不到清洗耳恭听和活化作用，还可能造成助焊剂碳化，严重时会使PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良。
因此无铅焊剂必须专门配制，随着无铅进程的深入，由于焊料厂商的努力，他们在活化剂等添加剂上采取措施来提高助焊剂的活性和活化温度，使无铅焊膏质量得到了改善。目前的无铅焊点从外观上看已经比前几年有了改善。
（4） 波峰焊中无VOC免清洗耳恭听焊剂也需要特殊配制。无铅焊膏和波峰焊的水溶性焊剂对某些产品也是需要的。
4、关于过度时期无铅焊接可靠性的讨论
关于无铅焊接可靠性问题是制造商和用户都十分关心的问题。尤其是当前正处在从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印刷板、元器件、检测等方面都没有标准，甚至可靠性的测试方法也没有标准的情况下，可靠性是非常让人们担忧的。现阶段的无铅工艺，特别是在国内处于比较混乱的阶段，由于有铅和无铅混用时，特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时发生严重的可靠性问题，这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意，而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要注意的问题。
（1）焊点机械是比较软的，容易变形，因此无铅焊点的硬度比Sn－Pb高，无铅焊点的强度也比Sn－Pb高，无铅焊点的变形比Sn－Pb焊点小，但是这些并不等于无铅的可靠性好。由于无铅焊料的润湿性差，因此空洞、移位、立碑等焊接缺陷比较多，另外由于熔点高，如果助焊剂的活化温度不能配合高熔点，正如前面分析的那样，由于助焊剂浸润区的温度、时间长，会使焊接面在高温下重新氧化而不能发生浸润和扩散，不能形成良好的界面合金层，其结果导致焊面结合强度（抗拉强度）差而降低可靠性。
据美国伟创立，AGILENT等公司的可靠性试验，例如推力试验，弯曲试验，振动试验，跌落试验，经过潮热，高低温度循环等可靠性试验结果，大体上都有一个比较相近的结论：大多数民用、通信等领域，由于使用环境没有太大的应力，无铅焊点的机械强度甚至比有铅的要求还高；便在使用应力高的地方，例如军事，高低温，低气压等恶劣环境下，由于无铅蠕变大，因此无铅比有铅的可靠性差很多。
关于无铅焊点的可靠性（包括测试方法）还在初期的研究阶段。
（2）锡须问题
SN在压缩状态会生长晶须（WHISKER），严重时会造成短路，要特别关注窄间距QFP封装元件。晶须是直径为1－10µm，长度为数µm－数＋µm的针状形单晶体，易发生在Sn、Zn、Cd、Qg等低熔点金属表面。
Sn须增长的根本原因是在Sn镀层上产生应力，室温下1.5个月晶须长度达1.5µm。
在Sn中加一些杂质可避免生长Sn须。
（3）分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象
无铅和有铅混用时，如果焊接中混入的铅超过标准>5％时，焊接后在焊占与焊端交界处会加剧公层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象。LIFT－OFF现象在有铅元件采用无铅波峰焊的工艺中比较多，严重时甚至会把PCB焊盘一起剥离开。因此过渡阶段波峰焊的焊盘设计可采用SMD（阻焊定义焊盘）方式，用阻焊膜压住焊盘四周，这样可以减轻或避免PCB焊盘剥离现象。
关于分层LIFT－OFF（剥离、裂纹）现象的机理还要继续研究。当焊料、元件、PCB全部无铅化后是否不会产生LIFT－OFF会现象了，也要继续研究。
元件的Sn－Pb镀层发生的LIFT－OFF
（4） 铅和有铅混用时可靠性讨论
① 无铅焊料中的铅对长期可靠性的影响是一个课题，需要更进一步研究。初步的研究显示；焊点中铅含量的不同对可靠性的影响是不同的，当含量在某一个中间范围时，影响最大，这是因为在最后凝固形成结晶时，在Sn权界面处，有偏析金相形成，这些偏析金相在循环负载下开始形成裂纹并不断扩大。例如：2％－5％的铅可以决定无铅焊料的疲劳寿命，但与Sn－Pb焊料相比，可靠性相差不大。无铅焊料与有铅焊端混有时要控制焊点中铅含量<0.05％。
目前正处在无铅和有铅焊接的过度转变时期，大部分无铅工艺是无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在“无铅”焊点中，铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或BGA的焊球。
无铅焊料与有铅焊端混用时气孔多，这是因为有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端（球）上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，当无铅焊料合金熔化时，焊膏中的助焊剂排不出去造成气孔。对于波峰焊，由于元件引脚脖子Sn－Pb电镀层不断融解，焊点中铅的含量需要进行监测。
② 有铅焊接与无铅焊端混用的质量最差
有铅焊料与无铅焊端混用时如果采用有铅焊料的温度曲线，有铅焊料先熔，而无铅焊端（球）不能完全熔化，使元件一侧的界面不能生成金属间合金层，BGA、CSP－侧原来的结构被破坏而造成失效，因此有铅焊料与无铅焊端混用时质量最差。BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的。
（5） 高温对元件的不利影响
陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感,由于陶瓷体与PCB的热膨胀系数CTE相差大（陶瓷：3－5，PCB：17左右），在焊点冷却时容易造成元件体和焊点裂纹，元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比。0201、0402、0603小元件一般很少开裂，而以上的大元件发生开裂失效的机会较多。
铝电解电容对清晰度极其敏感。
连接器和其他塑料封装元件（如QFP、PBGA）在高温时失效明显增加。主要是分层、爆米花、变形等、粗略统计，温度每提高10℃，潮湿敏感元件（MSL）的可靠性降1级。解决措施是尽量降低峰值温度；对潮湿敏感元件进行去潮烘烤处理。
（6） 高温对PCB的不利影响
高温对PCB的不利影响在第三节中已经做了分析，高温容易PCB的热变形、因树脂老化变质而降低强度和绝缘电阻值，由于PCB的Z轴与XY方向的CTE不匹配造成金属化孔镀层断裂而失效等可靠性问题。
解决措施是尽量降低峰值温度，一般简单的消费类产品可以采用FR－4基材，厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR－5或CEMn来替代FR－4基材。
（7） 电气可靠性
回流焊、波峰焊、返修形成的助焊剂残留物，在潮湿环境和一定电压下，导电体之间可能会发生电化学反应，导致表面绝缘电阻（SIR）的下降。如果有电迁移和枝状结晶（锡须）生长的出现，将发生导线间的短路，造成电迁移（俗称“漏电”）的风险。为了保证电气可靠性，需要对不同免清洗助焊剂的性能进行评估。
（8） 关于无铅返修
① 无铅焊料的返修相当困难，主要原因：
（A）无铅焊料合金润湿性差。
（B）温度高（简单PCB235℃，复杂PCB260℃）。
（C）工艺窗口小。
② 无铅返修注意事项：
（A）选择适当的返修设备和工具。
（B）正确作用返修设备和工具。
（C）正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料。
（D）正确设置焊接参数。
除了要适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修过程中一定要小心，将任何潜在的对元件和PCB的可靠性产生不利影响的因素降至最低。
（9） 关于过度时期无铅和有铅混用情况总结。
（A）无铅焊料和无铅焊端――效果最好。
（B）无铅焊料和有铅焊端――目前普通使用，可以应用，但必须控制Pb，Cu等的含量，要配制相应的助焊剂，还要严格控制温度曲线等工艺参数，否则会造成可靠性问题。
（C）有铅焊料和无铅焊端――效果最差，BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的，不建议采用。
五、 过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题
1、 问题举例
（1） 有铅工艺也遇到了无铅元器件有的SMT加工厂，虽然还没有启动无铅工艺，但是也遇到了无铅元器件，特别是BGA／CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了，因此采购不到有铅器件了，这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕，因为可以通过提高焊接温度，一般提高到230－235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺，因为目前过度阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用，其可靠性还是可以被接受的。但是最糟糕的是无意中遇到了无铅元器件，生产前没有发现，生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺，结果非常糟糕，因为有铅焊料和无铅焊端混用效果最差。
（2） 有铅工艺也遇到纯Sn热风整平的PCB。
这种情况也是在无意中发生过，结果由于焊接温度不够造成质量问题。
（3） 波峰焊问题
波峰焊问题比较多，例如目前有铅工艺遇到无铅元器件；无铅工艺的插装孔，导通孔不上锡；分层LIFT－OFF现象较严重；桥接、漏焊等缺陷多；锡锅表面氧化物多。。。。。
2、 解决措施
（1） 备料
备料要注意元器件的焊端材料是否无铅，如果是无铅元器件，一定要弄清楚是什么镀层材料，特别是BGA／CSP和新型封装的器件，例如LLP等（有铅工艺也要注意）。
目前无铅标准还没有完善，因此无铅无器件焊端表面镀层的种类很多，例如日本的元件焊端镀Sn／Bi层，如果焊料中含有铅，当铅含量<4WT％，Bi会与Pb形成93℃的低熔点，影响产品可靠性，因此镀Sn／Bi的元件只能在无铅焊料中使用。
（2） 物料管理
对于有铅、无铅两种工艺并存的企业，务必注意制造严格的物料管理制度，千万不能把有铅、无铅的焊膏和元器件混淆。
（3） 无铅印刷要提高印刷精度
加大模板开口尺寸：宽厚比>1.6，面积比>0.71
（4） 提高贴片精度
（5） 严格控制温度曲线，尽量降低峰值温度；
对潮湿敏感元件进行去潮烘烤。
（6） 复杂和高可靠产品采用耐高温的PCB材料（FR5或其它）
（7） 在N2中焊接比在空气中焊接的质量好，尤其波峰焊采用N2可以减少高温焊料氧化，减少残渣，节省焊料。或者加入无铅锡渣还原粉，将产生大量的残渣还原后重复利用，但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。
六、有铅向无铅制程转换过程中成本控制
在有铅向无制程转换过程中成本控制主要从机器成本和制程材料消耗成本两方面考虑。
目前相当多的企业已购置有铅焊接工艺所使用的机器（波峰焊）在各种性能及操作性方面已经接近无铅焊接的工艺要求，将现在所使用的机器关键部分的部件材质及尺寸作出对应的改造即可继续使用在要求不是十分高的电子产品加工工艺当中。
普通波峰焊机改无铅波峰焊机可行性分析
普通锡和无铅锡的焊接温度区别:
a普通锡的焊接温度245℃
b无铅锡的焊接温度270℃
普通锡和无铅锡的焊接用助焊剂预热温度区别
a普通锡的焊接用助焊剂预热温度90℃
b无铅锡的焊接用助焊剂预热温度110℃
普通锡和无铅锡的金属成分区别
a普通锡的金属成分Sn/Pb
b无铅锡的金属成分主要是Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu
普通锡和无铅锡的焊接设备要求区别
:
普通锡的焊接设备要求
无特别要求:
无铅锡的焊接设备要求
a要求机器当中与锡接触部分本身不能含有铅的成分.
b要求无铅锡的熔炉能够耐腐蚀的性能较好.
c要求机器的冷却速度较快
综合以上要求其对应措施如下
1.机器的材料采用钛合金材料
2.机器的预热区长度和机器使用的速度成一定比例
3.和无铅助焊剂有接触的部分采用不含铅成分材料制成
4.将机器的冷却部分改为冷气机或将冷却风扇的数量加多
锡炉改造后效果
a完全满足无铅工艺制程各方面的要求
b生产速度和改造之前基本相同
结论
将原来的普通波峰焊机改造成无铅波峰焊机是完全可行而且是节约成本的两全之策
.
材料消耗方面
目前无铅工艺当中采用的钎焊料相对比原来的焊料成分方面锡的含量增大很多，其合金成分相对有很大的提升。在生产加工过程中，其锡渣的产生量比原来普通焊料的产生量也有很大幅度的提高。如果能将锡渣的产生量降低则对于材料消耗方面的成本控制是有益的。
锡渣主要是锡在高温环境下和氧气发生反应产生的氧化物，通过物理高温搅拌可以将大部分的锡氧分离（即锡渣还原），将分离的锡重新使用，也可利用化学置换还原反应将锡渣中的氧分子置换后还原成纯锡而重复使用。