無鉛焊接工藝PPT學習教案

1、會計學1 無鉛焊接工藝無鉛焊接工藝 目目 錄錄 一、為什么要無鉛一、為什么要無鉛 二、無鉛簡介二、無鉛簡介 三、無鉛鍍層三、無鉛鍍層 四、無鉛焊料四、無鉛焊料 五、無鉛波峰焊五、無鉛波峰焊 六、無鉛回流焊六、無鉛回流焊 七、過渡期可能遇到的問題七、過渡期可能遇到的問題 第1頁/共24頁 一、為什么要無鉛一、為什么要無鉛 1、環(huán)保的要求：環(huán)保的要求：微量的鉛也能影響嬰幼兒和兒童的智力發(fā)育和 神經(jīng)行為，導致智力降低，身高體重降低等 2、立法的要求立法的要求： n歐盟歐盟(EU)(EU)兩個指令兩個指令 ROHSROHS (Restrictions of Hazardous Substances 關

2、于在電子電器設備中禁止使用某些有害物質指令 ) WEEEWEEE（W Waste E Electrical and E Electronic E Equipment directive 關于報廢電子電器設備指令 ) n執(zhí)行期限：2006年7月1日 第2頁/共24頁 二、無鉛簡介二、無鉛簡介 1 1、IPC(IPC(美國電子電路和電子互連行業(yè)協(xié)會美國電子電路和電子互連行業(yè)協(xié)會) )：0.1wt% 0.1wt% (1000ppm) 2 2、NEMINEMI( (國家電子制造創(chuàng)始組織國家電子制造創(chuàng)始組織) ) : : 0.1wt%0.1wt% 3 3、Europe EUELVD Europe EUE

3、LVD ( (歐盟廢棄車輛回收指令歐盟廢棄車輛回收指令) )：0.1wt% Pb0.1wt% Pb 4 4、U.S. JEDECU.S. JEDEC( (電子元件工業(yè)聯(lián)合會電子元件工業(yè)聯(lián)合會 ) ：0.2wt% Pb0.2wt% Pb 5 5、Japan JEIDAJapan JEIDA（日本電子工業(yè)振興協(xié)會）：（日本電子工業(yè)振興協(xié)會）：0.1wt% Pb0.1wt% Pb ( (一一) )定義：定義：迄今為止國際上尚無通用定義 1 1、無鉛的定義是指端頭無鉛，其鉛含量不超過、無鉛的定義是指端頭無鉛，其鉛含量不超過 100ppm(Sony SS-00259)100ppm(Sony SS-002

4、59) 2 2、電子電氣產(chǎn)品在原料和制造過程中未有意加入、電子電氣產(chǎn)品在原料和制造過程中未有意加入 鉛元素可認為是無鉛鉛元素可認為是無鉛 3 3、JEDECJEDEC認為固體含鉛量不超過認為固體含鉛量不超過0.2wt%0.2wt%視為無鉛視為無鉛 4 4、RohsRohs和和SS-00259SS-00259允許電子元件中的玻璃含鉛允許電子元件中的玻璃含鉛 ( (二二) )相關標準相關標準 第3頁/共24頁 ( (三三) )無鉛電子組裝的發(fā)展簡史無鉛電子組裝的發(fā)展簡史： 1. 1991年和1993年：美國參議院提出“Reid Bill”，要求將電子焊料中 鉛含量控制在0.1%以下，遭到美國工業(yè)界

5、強烈反對而夭折。 2. 1998年，日本修訂家用電子產(chǎn)品再生法，驅使企業(yè)界開發(fā)無鉛電子產(chǎn)品。 3. 1998年10月：第一款批量生產(chǎn)的無鉛電子產(chǎn)品問世，Panasonic MiniDisc MJ30(松下磁盤機MJ30) 。 4. 2000年1月：NEMI向工業(yè)界推薦標準化無鉛焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于 再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。 5. 2002年10月：歐洲議會與歐盟部長會議組織就WEEE草案達成初步協(xié)議: 2006年7月截止，歐盟成員國市場上的消費類電子產(chǎn)品實現(xiàn)全面無鉛化。 6. 2003年，信息產(chǎn)業(yè)部擬訂電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法， 自200

6、6年7月1日禁止電子產(chǎn)品中含Pb 第4頁/共24頁 日本在無鉛方面一直走在世界前列，其中日本在無鉛方面一直走在世界前列，其中PanasonicPanasonic更是更是 先行一步，其于年月推出世界上第一款無鉛電子先行一步，其于年月推出世界上第一款無鉛電子 產(chǎn)品產(chǎn)品MJ30MJ30，年月日，其全制品無鉛化計劃激活，年月日，其全制品無鉛化計劃激活， 到年月日全制品無鉛化實現(xiàn)，其在日本國內到年月日全制品無鉛化實現(xiàn)，其在日本國內 個工廠和海外個工廠全部實現(xiàn)無鉛化制程，其中英國個工廠和海外個工廠全部實現(xiàn)無鉛化制程，其中英國 松下和巴西松下分別是第一個和最后一個實現(xiàn)無鉛化的工廠。松下和巴西松下分別是第一個

7、和最后一個實現(xiàn)無鉛化的工廠。 緊隨其后的有緊隨其后的有SonySony、SHARPSHARP、NECNEC、TOSHIBATOSHIBA、HITACHIHITACHI、TDKTDK、 NIKONNIKON等。等。 (四四)日本無鉛進程日本無鉛進程 第5頁/共24頁 BMEBME ( (賤金屬電極賤金屬電極) ) Ni Cu NME ( (貴金屬電極貴金屬電極) ) Sn Ni PdAg or Pd Ag 瓷體瓷體 第6頁/共24頁 (六六)實施無鉛工藝著手點實施無鉛工藝著手點 1、所有元器件(主要是端頭或引線) 2、焊料(焊錫條、焊膏) 3、PCB 4、助焊劑 5、包裝材料 第7頁/共24頁

8、三、錫鉛鍍層有哪些替代鍍層？三、錫鉛鍍層有哪些替代鍍層？ (一)純錫（100%Sn) (二)錫銀（Sn-Ag) (三)錫鉍（Sn-Bi) (四)錫銅（Sn-Cu) (五)錫鋅（Sn-Zn) 第8頁/共24頁 替代鍍層的評估替代鍍層的評估 ( (一一) )純錫（純錫（100%Sn)100%Sn) 1 1、優(yōu)點：、優(yōu)點： 232的熔點允許該鍍層用于較高溫度場合 容易沉積 與含鉛焊膏兼容 可電鍍性極佳 優(yōu)良的可焊性/兼容性/潤濕特性 低成本、高的使用率 無合金成份控制問題 2 2、不足、不足： 有錫須生長之虞 需要對錫須問題作充分的說明才能得到廣泛的接受 第9頁/共24頁 ( (二二) )錫銀（錫銀

9、（Sn96.5% Ag3.5%)Sn96.5% Ag3.5%) 1、優(yōu)點： 在較寬的循環(huán)疲勞范圍內,具有可以和Sn63/Pb37 合金媲美疲勞壽命 可接收的潤濕特性 2 2、不足：、不足： 合金比例較難控制： 銀含量稍為變化就會影響合金的共熔點 成本高 未廣泛使用 復雜的廢水處理及環(huán)境方面的顧慮 低沉積速率 第10頁/共24頁 ( (三三) )錫鉍（錫鉍（Sn Bi 1-2.5%)Sn Bi 1-2.5%) 1、優(yōu)點：2000年起在日本開始使用 2、不足： 鉍容易與Sn/Pb形成低熔相 （形成的Bi-Pb相較脆且易于破裂) 鉍會導致健康問題（如：使染色體畸變） 鉍需要特殊的回收利用工藝 鉍是鉛

10、礦的副產(chǎn)品 鉍是脆性金屬，在鍍層中容易造成龜裂 潤濕性不佳 材料、維護、人力等費用較高 有錫須生長之虞 第11頁/共24頁 (四)錫銅（Sn99.3% Cu0.7%) 1、優(yōu)點： 高強度 資源充足 2、不足 鍍層為脆性合金 低的潤濕特性 合金成份稍為變化就會導致較大的熔點變化 （即：要有非常嚴的控制） 易長錫須 當銅的含量超過1.5%時，在室溫下儲存鍍層會變棕色 XRF不能測出銅基體上的鍍層中的銅含量 （即：銅含量的控制成為問題） 第12頁/共24頁 ( (五五) )錫鋅（錫鋅（Sn91% Zn9%)Sn91% Zn9%) 1、優(yōu)點：高強度和抗疲勞特性 2、不足： 浮渣多 潛在的腐蝕性 在銅基

11、或鎳基上的潤濕性較差 第13頁/共24頁 (一)生產(chǎn)無鉛焊料的世界著名公司 Multicore：英國摩帝可 Tamura:日本田村化研 Senju ：日本千住公司 AIM：加拿大AIM Alpha ：美國阿爾發(fā)公司 Kester:美國凱斯特公司 Stanmol:德國Stanmol 四、無鉛焊料四、無鉛焊料 第14頁/共24頁 (二)一些無鉛焊料組成及熔點 第15頁/共24頁 回流焊用無鉛焊料回流焊用無鉛焊料 錫膏（焊料膏）錫膏（焊料膏） 波峰焊用無鉛焊料波峰焊用無鉛焊料 錫棒（焊錫條）錫棒（焊錫條） 目前，無鉛焊料尚沒有形成國際標準以及國家標準，國內外已經(jīng)目前，無鉛焊料尚沒有形成國際標準以及國

12、家標準，國內外已經(jīng) 開發(fā)出可供選擇的合金種類眾多，作為用戶的電子產(chǎn)品制造商經(jīng)常產(chǎn)開發(fā)出可供選擇的合金種類眾多，作為用戶的電子產(chǎn)品制造商經(jīng)常產(chǎn) 生困惑。下列圖表是近期對世界主要電子產(chǎn)品制造商的問卷調查結果，生困惑。下列圖表是近期對世界主要電子產(chǎn)品制造商的問卷調查結果， 他們的選擇可以作為您的參考依據(jù)。他們的選擇可以作為您的參考依據(jù)。 無鉛焊料使用調查統(tǒng)計圖 ( (三三) )無鉛焊料的選擇無鉛焊料的選擇 第16頁/共24頁 Sn63Pb37 3.70 Sn62Pb36Ag2 7.50 Sn96,5Ag3,5 12.10 In52Sn48104.00 In97Ag3 195 Sn91Zn9 5.10

13、 Sn95Sb5 5.40 Sn65Ag25Sb10 52.40 Sn96.7Ag2Cu0.8Sb0.5 9.20 Sn95.4Ag4Cu0.5 13.00 Sn95.5Ag3.8Cu0.712.60 Sn95Ag4Cu1 14.60 Sn99.3Cu0.7 5.50 Bi58Sn428.20 Sn63Pb37 / Sn95.5Ag3.8Cu0.7 =1：3.4 ( (四四) )無鉛焊料價格比較無鉛焊料價格比較( (美元美元) ) 注：2004年2月價格 第17頁/共24頁 選擇用于 SMT 組件的焊膏應考察的主要 變量就是該合金的回流溫度。進行選擇時應 考察元器件的受熱問題 目前，錫-銀-銅

14、是一種用于 SMT 裝配應用 的常用合金。這些合金的回流溫度范圍為 217-221 ，峰值溫度為235-255時即可對 大多數(shù)無鉛表面達到良好的可焊性 2 2、選擇焊錫膏應注意的主要問題、選擇焊錫膏應注意的主要問題 用于波峰焊的無鉛焊料多為錫-銀-銅或錫-銅 第18頁/共24頁 五、無鉛波峰焊五、無鉛波峰焊 建議的無鉛焊料建議的無鉛焊料 SnAgCu SnAgCu或或SnCuSnCu 第19頁/共24頁 0 50 100 150 200 250 300 9030s 230 或更高 180預熱 3010s 150 t (sec) 最高溫度: 250255 無鉛回流焊典型溫度曲線無鉛回流焊典型溫度曲線 建議的無鉛焊料建議的無鉛焊料 - SnAgCu T () 六、無鉛回流焊六、無鉛回流焊 第20頁/共24頁 七、過渡期可能遇到的問題 1、有鉛無鉛混用問題： 在有鉛焊接向無鉛焊接的過渡期，有 些客戶采用宇陽的無鉛(純錫)MLCC，仍使用有錫鉛焊料 (Sn63Pb37)，但回流峰值溫度(220左右)仍為有鉛焊接工藝 的溫度，這樣可能導致可焊性不良或虛焊問題。 眾所周知，純錫的熔點為232，如回流區(qū)最高溫度只有 220 左右，達不到錫的熔點，鍍層的錫層和焊膏不能共熔 。 我們的建議為：若無鉛鍍層和有鉛焊膏混用時，采取“就 高不就低”的原則，即按無鉛工藝設置溫度曲線。如端頭