綠色制程基礎(chǔ)(ppt 49)

1、2004-02綠色制程基礎(chǔ)何爲(wèi)鉛何爲(wèi)鉛? Pb大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試關(guān)鍵詞 WEEE廢舊電子電器設(shè)備指令（以下簡稱WEEE指令） 歐盟議會和歐盟委員會于2003年2月13日在其官方公報上公布了.WEEE指令要求在2006年12月31日前，生產(chǎn)制造商應(yīng)實現(xiàn)電子電器設(shè)備回收率達到70%80%(按重量計)；元件、材料和物質(zhì)再利用再循環(huán)率為50%80% RoHS電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令（以下簡稱RoHS指令）。 RoHS指令要求從2006年7月1日起，在新投放市場的電子電器設(shè)備中，禁止使用鉛、汞、鎘、六價鉻、

2、多溴二苯醚（PBDE）和多溴聯(lián)苯（PBB）等有害物質(zhì) SGS 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試產(chǎn)品中全面禁用、限用物質(zhì)清單 重金屬Heavy Metals (檢驗報告)& 鎘及其化合物 Cadmium and its Compounds.& 鉛及其化合物 Lead and its Compounds.& 汞及其化合物 Mercury and its Compounds.& 六價鉻化合物 Hexavalent Chromium Compounds.& 鎳及其化合物

3、 Nickel and its Compounds. 多溴有機化合物Brominated Organic Compounds(檢驗報告)& 多溴聯(lián)苯 PBB& 多溴二苯醚類 PBDE& 多氯聯(lián)苯類 PCBs and PCTs Category& 多氯化萘類 Polychlorinated Naphthalene Category(PCN).& 氯化烷烴, Chlorinated paraffin(specific)& 滅蟻靈, Mirex(Perchlorodecone)& 鹵化阻燃劑, Halogenated Flame Retarda

4、nts產(chǎn)品中全面禁用、限用物質(zhì)清單 其他有害物質(zhì)及化合物Others Substances & Compounds:& 石棉, Asbestos. & 偶氮化合物, Azo Compounds.& 破壞臭氧層物質(zhì), ODS Substances& 甲醛, Formldehyde& 聚氯乙烯, Ployvinyl Chloride& 有機錫化合物, Organic Tin Compounds大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試鉛及其化合物 傳統(tǒng)使用於 色素(pigments)

5、、著色劑(coloring agents)、安定劑(stabilizers)、漆料(paint)及油墨(ink)等. 例如 : PbSn, PbO, PbO2, PbCl2, Pb2O3, PbCO3, PbI2, PbSO4, Pb(NO3)2, Pb(ClO4)2, Pb(CH3COO)2, PbSiO3, PbCrO4 and lead stearate等. 對人類的影響 貧血(anemia)及中樞神經(jīng)失調(diào)(central nervous system disorder)等. 法規(guī)及檢驗方法 2002/95/EEC ，CA Prop 65 ，16CFR1303 檢驗方法: EPA 305

6、0B or other acid digestion Mitac的策略 塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金屬、玻璃及包裝材料等含量應(yīng)低於 100ppm鉛及其合金傳統(tǒng)使用於 焊煬(solder)、零件接腳(components leg)、焊點(soldering contacts)及 PCBs等.對人類的影響 貧血(anemia)及中樞神經(jīng)失調(diào)(central nervous system disorder)等.法規(guī)及檢驗方法 EU 2002/95/EC檢驗方法: Acid digestion Mitac的策略 合金種類 含鉛允許量 鋼材 0.35% 鋁合金 0.4% 銅合金 4% 焊錫 1000pp

7、m.鎘及其化合物傳統(tǒng)使用於 塑膠件、塑膠安定劑(plastic stabilizers)、著色劑(coloring agents)、 色素(dyes/pigment)、漆料(paints)或表面處理(surface coating)例如 : CdO, CdCl2, CdS, Cd(NO3)2, CdSO4, Cd(C18H35O2)2 等.對人類的影響痛痛病(Itai-Itai disease)、肺氣腫(emphysema) 和腎功能失調(diào)(kidney disorder)等.法規(guī)及檢驗方法 91/338/EEC, SE Cadmium Ordonnance, CH StoV Anh. 4.11

8、, etc.檢驗方法 : EN 1122 or other acid digestionMitac的策略 一般塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金屬、玻璃及包裝材料等應(yīng)低於5 ppm定期提供檢測報告。汞及其化合物傳統(tǒng)使用於 繼電器(relay)、開關(guān)(switches)、電子接點(electronic contacts)、電極(electrodes)、色素(pigments)與顯示燈泡(display lamps)等例如：Hg, HgO, Hg2O, HgCl, HgCl2, Hg2Cl2, Hg(NO3)2, Hg(CH3COO)2, Hg2SO4, CH3HgX, C3H7HgX, C6H5HgX

9、等.對人類的影響神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)(nervous disorder)等.法規(guī)及檢驗方法 2002/95/EEC 建議方法 : EPA 3052 or other acid digestion Mitac的策略 全面禁用六價鉻化合物傳統(tǒng)使用於安定劑(stabilizers)、催化劑(catalysts)、著色劑(colorants)、染料(dyes)電鍍(plating)及鏍絲防鏽(screws anticorrosion)等. 本禁用限六價鉻，不含三價鉻(Chromium III)化合物.例如：Li2CrO4, Na2CrO4, K2CrO4, (NH4)2CrO4, CaCrO4, SrCrO4

10、, BaCrO4, PhCrO4, ZnCrO4, Na2Cr2O7, Na2Cr2O7, K2Cr2O7, (NH4)2Cr2O7, CaCr2O7, ZnCr2O7等. 對人類的影響慢性潰瘍(chrome ulcer(chronic), 肺癌(lung cancer)與皮膚炎(autosensitization dermatitis).法規(guī)及檢驗方法 2002/95/EEC 檢驗方法 : EPA 3060 or other acid digestionMitac的策略 全面禁用多溴聯(lián)苯類, PBB(polybromobiphenyl)多溴二苯醚, PBDE Category傳統(tǒng)使用於 塑膠

11、及PCBs類材料之阻燃劑(flame retardants).對人類的影響 多溴聯(lián)苯類物質(zhì)燃燒可能會產(chǎn)生戴奧辛類的物質(zhì)(dioxin category emission after the substances are burned).肝功能失調(diào)(liver disorder). 法規(guī)及檢驗方法 2002/95/EEC 建議檢驗方法 : GC Mass. Mitac的策略 全面禁用.大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試專利問題 大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試

12、鑒定電子零件類化學(xué)溶劑，塑膠 金屬件，包裝材料大大 綱綱綠色產(chǎn)品介紹關(guān)鍵詞法規(guī)常識 專利鑒定, MiTAC 檢測標(biāo)準(zhǔn)綠色制程特點、控制Q/A ，筆試綠色制程特點、控制合金對比PCB錫膏控制ReflowWave Solder測試、檢查合金對比、選擇Sn-3.5AgSn-Ag-CuSn-Ag-Cu-SbSn-0.7CuSn-Bi-AgSn-Zn-Bi熔點溫度53.53.5621Fillet lifting resistance2.52.52.52.55.55.5可焊性42341*10制程操作31.51.554*10可靠性31.51.5456循環(huán)使用2.52.52.52.556價格4.54.54.5

13、1.54.51.5合金可用性1.5341.556總評分262123283246平均分3.32.62.93.54.25.6錫膏穩(wěn)定性0.00.00.40.40.80.81.21.21.61.62.02.00 04 48 81212161620202424Holding time(h)Holding time(h)Tackiness Tackiness （NN）SMT Process Limitprobe speed : 2.0 mm/sprobe pressure : 0.49 Npull-off speed : 10.0 mm/spressing : 0.2 s浸潤角This contact

14、angle is used as a scale for wettability. WA : Surface tension of base materialWB : Surface tension between solid and liquidWC : Surface tension of liquid : Contact angleWAWBWCWA=WB+WC x COS = 0Perfect wetting0 90Partial wetting 90 180 Non wetting 合金相圖(63/37)Pb / Sn 無限共熔元素Eutectic 63/37金屬結(jié)晶, mp. 415

15、, mp. 670SnCu金屬間化合物的增長 under Sn under Sn70Pb30135, 1 天 135, 25 天 結(jié)晶蠕變，時效Time (hr)0 50 100 150Creep strain (%)05Sn-37PbLFS-AAlloy-HLFS-B101520253035TimeStrengthSnPbSnAgCuSnCuTemp. ()Melting Time峰值溫度差變小峰值溫度差變小Reflow Profile0.85 wt%0.7 wt%Sn wt%Temperature(degree)SnCu金相圖Rework 可靠性 焊料從發(fā)明到使用，已有幾千年的歷史。SnP

16、b焊料以其優(yōu)異的性能和低廉的成本，一直得到人們的重用，現(xiàn)已成為電子組裝焊接中的主要焊接材料。 豐富的使用經(jīng)驗 原材料容易取得 合適（較低）的熔點溫度 良好的潤濕特性 固液共熔溫度範(fàn)圍小 良好的制造性 可接受的可靠度 好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 良好金屬界面穩(wěn)定性多好的焊料多好的焊料鉛及其化合物屬于有毒物質(zhì)，長期使用會給人類生活環(huán)境和安全帶來較大的危害。從保護地球村環(huán)境和人類的安全出發(fā)，限制使用甚至禁止使用有鉛焊料的呼聲越來越強烈，這種具有悠久應(yīng)用歷史的SnPb焊料，將逐漸被新的綠色焊料所替代，在二十一世紀(jì)科技高速發(fā)展、生活水平日新月異的今天，這將成為可能。 抑制蛋白質(zhì)的正常合成功能 危害人體中樞神經(jīng)

17、精神混亂、呆滯、生殖功能障礙貧血、高血壓等慢性疾病 鉛對兒童的危害更大，會影響智商和正常發(fā)育 危害肝髒、腎髒錫鉛既然這麼好，錫鉛既然這麼好，爲(wèi)何自討苦吃搞無爲(wèi)何自討苦吃搞無鉛鉛哪些日常用品含鉛？哪些日常用品含鉛？很多途逕都將導(dǎo)致程度不同的鉛污染、中毒人體通過呼吸，進食，皮膚吸收等都有可能吸收鉛或其化合物錫爐高溫下，鉛的揮發(fā)嚴(yán)重錫渣中富含鉛，處理不當(dāng)將直接污染生態(tài)環(huán)境、地下水水資源廢棄電子産品上也富含鉛汽車、汽油、罐頭、自來水管等生產(chǎn)有大量使用含鉛品多種制造業(yè)中含鉛元件，長時間接觸皮膚吸收電子産品運做時發(fā)熱導(dǎo)致鉛蒸化含鉛炊具雨水（尤其是酸雨）侵蝕導(dǎo)致水源Pb汙染 以美國為例，每年隨電子產(chǎn)品丟棄的

18、PCB約一億塊，按每塊含SnPb焊料10克，其中鉛含量為40計算，每年隨PCB丟棄的鉛量即為400噸 隨著微細(xì)間距器件的發(fā)展，組裝密度愈來愈高，焊點愈來愈小，而其所承載的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)負(fù)荷則愈來愈重，對可靠性要求日益提高，但傳統(tǒng)的SnPb合金的抗蠕變性差，不能滿足近代電子工業(yè)對可靠性的要求。因此，無鉛焊料的開發(fā)和應(yīng)用，不僅對環(huán)境保護有利，而且還擔(dān)負(fù)著提高電子產(chǎn)品質(zhì)量的重要任務(wù) 。尤其是運輸業(yè)對電子産品的高依賴性，對焊接可靠性提出了更高的要求，促使人們不斷研發(fā)新的更可靠的焊料。假象在外太空的宇宙飛船上，一主控電腦的某個小元件因長時間顛簸而裂開，其損失不可設(shè)想！錫鉛合金真的在焊錫鉛合金真的在焊接

19、上就十全十美了接上就十全十美了嗎？嗎？電子組裝焊接是一個系統(tǒng)工程，對無鉛焊接技術(shù)的應(yīng)用，其影響因素很多，要使無鉛焊接技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用，還必從系統(tǒng)工程的角度來解析和研究以下幾個方面的問題：元件（IC元件、被動元件、連接器元件等） PCB（浸金板、Entek/OSP板、化銀板） 焊料（錫膏、錫絲、錫條、錫球） 助焊劑（Flux、稀釋劑、助焊膏） 焊接設(shè)備(Reflow、Wave solder 、Hand solder、BGA Rework) 廢料回收(Reflow/wave/hand/rework 錫渣回收利用） 組裝制程控制（各階段都需特殊的制程設(shè)定）+ NiPd、NiPdAu、 SnBi、 S

20、n、 SnCu、 Au、 AgPt、SnAgCu(BGA)、SnPd、NiAu、SnAg. 其中以NiPd爲(wèi)最成熟之工藝無鉛元件必須更能耐高溫制程而不至於産生爆米花(Popcom)效應(yīng)及脫層（delimitation）現(xiàn)象。尤其是電解電容、記憶型晶片在高溫下易損壞。連接器塑膠部分易變形損壞。純錫表面處理存在潛在可靠度問題，在表面應(yīng)力作用下，純錫表面易形成單晶增長，所謂“須晶”，長度可達3um、4mm，正好可能導(dǎo)致fine pitch短路。適當(dāng)加入鉛可避免“須晶”形成。SnCu機械性能、焊接性良好，可鍍膜處理、成本底，且不産生“須晶”錫銀/錫鉍表面處理在日本電子業(yè)界被普遍認(rèn)可，但是在目前有鉛、無

21、鉛過渡期使用還存在隱範(fàn):SnPbBi共晶合金熔點低至96Dc.無鉛處理表層更易氧化、吸濕，必須做好防潮防氧化，制程中須盡量做好高溫低氧作業(yè)目前PCB表面處理爲(wèi)熱風(fēng)焊錫處理（HASL）方式鍍上SnPb共晶合金。而無鉛PCB表面處理工藝有：OSP/Entek PCB :Organic Solderability Preservatives.鍍銀：Immersion silver鍍錫：Immersion tin鍍鈀鎳金：Electroless palladium/ele nickel/immersion gold鍍鎳金：Ele nickel/Immersion goldOSP制程容易，且不會有離子汙染，成本低等優(yōu)勢。但可焊性能較差，薄薄的保護層易失效導(dǎo)致PAD氧化，在線測試?yán)щy。鎳金鍍層已是成熟技術(shù)，可焊性能良好，穩(wěn)定，但成本較高鍍純錫易形成“須晶”普遍使用的PCB爲(wèi)Fr-4，Tg較低，約125140度。如選用高Tg的PCB材質(zhì)，成本將相應(yīng)增加。需要氧化還原能力更強和潤濕性更好的助焊劑，以滿足無鉛焊料焊接的要求。助焊劑要與焊接預(yù)熱溫度和焊接溫度相匹配，而且要滿足環(huán)保的要求。迄今為止，實際測試證明免清洗助焊劑用于無鉛焊料焊接更好。好的助焊性能、配合無鉛預(yù)熱溫度、免洗、滿足SIR及離子殘留標(biāo)準(zhǔn)這4者之間存在矛盾，這也體現(xiàn)無鉛助焊劑的重要性及專密性。焊