無(wú)鉛技術(shù)培訓(xùn)教材

1、一目的：1.1 對(duì)無(wú)鉛制程生產(chǎn)的進(jìn)料檢驗(yàn)、存儲(chǔ)、使用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)管理，保證無(wú)鉛產(chǎn)品正常生產(chǎn)，防止無(wú)鉛產(chǎn)品誤用有鉛產(chǎn)品的物料。1.2 確保有鉛產(chǎn)品向無(wú)鉛產(chǎn)品順利切換。二 范圍：適應(yīng)廠內(nèi)全制程中所有無(wú)鉛物料的生產(chǎn)管理。 二 內(nèi)容： 3.1 進(jìn)料檢驗(yàn)3.1.1 為防止全面導(dǎo)入無(wú)鉛產(chǎn)品之前，混淆有鉛和無(wú)鉛物料，IQC規(guī)劃專(zhuān)用于無(wú)鉛物料進(jìn)料檢驗(yàn)的區(qū)域，或在檢驗(yàn)無(wú)鉛物料前將工作臺(tái)上所有的其它物料清理好另外放置。3.1.2 檢驗(yàn)化銀PCB板前需戴無(wú)硫手套或戴無(wú)硫指套。3.1.3 注意區(qū)分有鉛物料和無(wú)鉛物料，華擎所有進(jìn)工廠的無(wú)鉛物料料號(hào)的第3位為英文字母“G，其標(biāo)示為：*G*；另外在外包裝貼有如下綠色標(biāo)貼, 位置

2、在外箱側(cè)面或華擎季度標(biāo)簽旁，內(nèi)包裝不貼。 GREEN長(zhǎng)度：40mm寬度：20mm字體顏色：黑色加粗底色：綠色特別注意：3月份首批S/R材料，局部的無(wú)鉛料還無(wú)料號(hào), 這些無(wú)鉛物料與有鉛物料的區(qū)分是無(wú)鉛物料不標(biāo)示料號(hào), 待無(wú)鉛物料的料號(hào)申請(qǐng)下來(lái)后, 再自行補(bǔ)上。3.1.4 PCB的進(jìn)料檢驗(yàn)：a: 檢驗(yàn)化銀PCB時(shí)，需在檢驗(yàn)臺(tái)上先墊上無(wú)硫紙或無(wú)硫材料；PCB開(kāi)封檢驗(yàn)完畢后，需在5小時(shí)內(nèi)恢復(fù)真空包裝。b: OSP板檢驗(yàn)完畢后，需要3小時(shí)內(nèi)恢復(fù)真空包裝。 3.2 資材對(duì)無(wú)鉛物料的控制管理為防止全面導(dǎo)入無(wú)鉛產(chǎn)品之前，混淆有鉛和無(wú)鉛物料，倉(cāng)庫(kù)必須規(guī)劃無(wú)鉛物料存放區(qū)，將無(wú)鉛物料存放于無(wú)鉛物料存放區(qū)。 參照3.

3、1.3 注意區(qū)分有鉛物料和無(wú)鉛物料。 3.3.3 倉(cāng)庫(kù)發(fā)無(wú)鉛物料時(shí)，須向領(lǐng)料員說(shuō)明是無(wú)鉛物料，不得同有鉛物料混放、混用。 3.3.4 倉(cāng)庫(kù)收到生產(chǎn)退料回倉(cāng)的無(wú)鉛物料時(shí)，要確認(rèn)是否有無(wú)鉛物料的料號(hào)，確認(rèn)為無(wú)鉛物料后即刻放置到無(wú)鉛物料區(qū)。未全面導(dǎo)入無(wú)鉛產(chǎn)品生產(chǎn)前，生管發(fā)無(wú)鉛產(chǎn)品的工單時(shí)，要在工作令上備注欄內(nèi)注明“無(wú)鉛產(chǎn)品字樣表示是無(wú)鉛產(chǎn)品工單。 3.3.6 入庫(kù)的無(wú)鉛成品，倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃專(zhuān)門(mén)區(qū)域放置，并做好“無(wú)鉛成品標(biāo)示。 3.4 SMT制程管理 3.4.1 SMT物料管理a. 所有的無(wú)鉛材料倉(cāng)庫(kù)在送料上線時(shí)必需與有鉛物料分開(kāi)放置，單獨(dú)用物料車(chē)送入SMT，所有進(jìn)入SMT的無(wú)鉛物料,SMT生產(chǎn)車(chē)間應(yīng)規(guī)劃出

4、專(zhuān)用擺放區(qū)擺放。b. SMT線體在生產(chǎn)無(wú)鉛產(chǎn)品時(shí)，SMT操作員應(yīng)確認(rèn)其所使用的物料是無(wú)鉛物料，查看物料料號(hào)的第3位字母是否是“G字母，“G表示為無(wú)鉛材料，料號(hào)標(biāo)示為*G*并嚴(yán)禁用有鉛產(chǎn)品物料盤(pán)裝無(wú)鉛物料。c. SMT無(wú)鉛產(chǎn)品的不良品需單獨(dú)裝框，并記錄產(chǎn)品的工單號(hào)與產(chǎn)品流水號(hào)，統(tǒng)一送指定助修人員修理，在修理時(shí)所使用的焊錫絲必需為無(wú)鉛焊錫絲。恒溫烙鐵及清洗烙鐵嘴海棉需獨(dú)立使用，無(wú)鉛產(chǎn)品與有鉛產(chǎn)品不可互用。 3.4.2 SMT錫膏管理 a. SMT錫膏的使用請(qǐng)參照?SMT錫膏/紅膠使用標(biāo)準(zhǔn)?文件。 b. SMT錫膏機(jī)操作員在生產(chǎn)無(wú)鉛產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)確認(rèn)所使用的錫膏是否符合產(chǎn)品要求。確認(rèn)其型號(hào)規(guī)格及成份含量

5、一般含量Sn錫/AG銀/Cu銅的要求，且需檢查錫膏瓶上有無(wú)鉛材料標(biāo)示。c. SMT錫膏機(jī)操作員在使用無(wú)鉛錫膏時(shí)，應(yīng)使用專(zhuān)用的錫膏鏟刀，嚴(yán)禁用有鉛錫膏的空瓶裝無(wú)鉛錫膏。d. 更換無(wú)鉛生產(chǎn)時(shí)，印刷機(jī)擦紙需使用新的擦紙，嚴(yán)禁使用擦試過(guò)有鉛錫膏產(chǎn)品的二次使用的擦紙。操作員擦試鏟刀用的布需使用新的，嚴(yán)禁有鉛、無(wú)鉛擦試布混用。e. 錫膏印刷不良板處理，使用酒精清洗干凈，用干凈的布擦干，放在框內(nèi)自然涼干兩小時(shí)，交IPQC確認(rèn)后投入生產(chǎn)。3.4.3 無(wú)鉛產(chǎn)品回流爐溫度曲線標(biāo)準(zhǔn)，參照?華擎無(wú)鉛產(chǎn)品回流爐爐溫曲線指引?。3.4.4 無(wú)鉛SMT成品單獨(dú)裝框，統(tǒng)一區(qū)域存放，并在標(biāo)識(shí)卡注明為“無(wú)鉛產(chǎn)品，轉(zhuǎn)下一制程生產(chǎn)時(shí)

6、需區(qū)分清楚。 3.5 DIP制程管理 3.5.1 DIP物料管理a. 所有的無(wú)鉛材料在送料上線時(shí)，必需與有鉛物料分開(kāi)放置，單獨(dú)用物料車(chē)送入DIP。所有進(jìn)入DIP的無(wú)鉛材料，DIP生產(chǎn)車(chē)間應(yīng)規(guī)劃出專(zhuān)用擺放區(qū)擺放。b. DIP線體在生產(chǎn)無(wú)鉛產(chǎn)品時(shí)，備料員應(yīng)確認(rèn)其所使用的物料是無(wú)鉛材料，查看物料料號(hào)的第3位字母是否有“G字母，“G表示為無(wú)鉛材料，料號(hào)標(biāo)示為*G*。c. DIP補(bǔ)焊需使用無(wú)鉛焊錫線進(jìn)行補(bǔ)焊。更換無(wú)鉛產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，需將恒溫烙鐵嘴換成未使用過(guò)的新烙鐵嘴及更換新的海棉。d. 測(cè)試不良品需在不良品標(biāo)識(shí)卡上注明為“無(wú)鉛產(chǎn)品“，然后轉(zhuǎn)維修，維修需全部使用無(wú)鉛材料及輔料包括1修、2修、3修、BGA植球

7、及回焊工位；無(wú)鉛材料包括：客戶提供的無(wú)鉛材料及自購(gòu)的錫線、錫球、錫膏輔料。e. DIP送驗(yàn)無(wú)鉛產(chǎn)品到QA檢驗(yàn)時(shí)，需在報(bào)驗(yàn)單上注明“無(wú)鉛產(chǎn)品。 3.5.2 波峰爐的管理a. 生產(chǎn)無(wú)鉛產(chǎn)品波峰爐的無(wú)鉛錫條應(yīng)單獨(dú)存放，并加以標(biāo)示。b. 波峰爐產(chǎn)生的錫渣需單獨(dú)處理，嚴(yán)禁與有鉛錫渣混合存放在一起。c. 波峰爐操作員在生產(chǎn)無(wú)鉛產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)使用專(zhuān)門(mén)的工具，嚴(yán)禁與有鉛產(chǎn)品的波峰爐的工具合用。d. 生產(chǎn)過(guò)程中添加錫條時(shí)，需確認(rèn)為無(wú)鉛錫條，方可加進(jìn)錫槽使用，并做好記錄。e. 無(wú)鉛產(chǎn)品波峰爐溫度曲線標(biāo)準(zhǔn)，參照?華擎無(wú)鉛產(chǎn)品波峰爐爐溫曲線指引?。 3.6 QA檢驗(yàn) 成品送驗(yàn)需注明為“無(wú)鉛產(chǎn)品. 1、鉛是一種金屬元素，符

8、號(hào)PBplum-bum銀灰色，質(zhì)軟而重，熔點(diǎn)低，延性弱，展性強(qiáng)，容易氧化，主要用來(lái)制造合金、蓄電池、電欖的外皮等。2、鉛可用于制作： 鉛筆心：用石墨或加顏料的黏土做成； 鉛?。河勉U字排版印刷，大量印刷時(shí)排版后制造成型，再澆制鉛 鉛字：用鉛、銻、錫合金鑄成的印刷或打字用的活字； 鉛板：把鉛合金熔化后灌入紙型壓成的印刷版。鉛被運(yùn)用于傳統(tǒng)的焊料中，而焊料就是一種高效的能將電子產(chǎn)品粘合在一起的“膠水，目前普遍用的焊料是SN63PB37。除此之外，含鉛焊料還運(yùn)用于印刷電路板外表的焊錫表層，組件管腳的焊錫表層和集成電路內(nèi)部連接硅芯片和組件襯底的材料等。目前盡管電子產(chǎn)品的用量不到全世界全部用量鉛量的1，但是

9、含鉛的電子信息產(chǎn)品如果最終被燃燒或埋入地下，將嚴(yán)重的污染水資源，對(duì)人類(lèi)健康造成危害。業(yè)界正在努力確定無(wú)鉛替代品和無(wú)鉛焊料，以提供相同的甚至更好的機(jī)械，電器和熱特性。 歐盟在二月份2003年2月13日公布了ROHSRestriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment法令，明確禁止在電子電器產(chǎn)品中使用某些有害物質(zhì)的法規(guī)，其中一條就是禁止使用鉛。加強(qiáng)電子信息產(chǎn)品污染防治，保護(hù)環(huán)境已成為新世紀(jì)各個(gè)國(guó)家不可回避的問(wèn)題。從2500年前的鉛幣，到工業(yè)革命以后的在各行業(yè)中的應(yīng)用

10、，鉛在工業(yè)開(kāi)展的進(jìn)程中起到了重要的作用，但是近年來(lái)隨著人們環(huán)境的增強(qiáng)和對(duì)于自身健康的關(guān)注，鉛污染越來(lái)越受到人們的重視。 鉛在自然界中分布很廣，水、土壤和各種食品中均含有微量的鉛；鉛是三種放射性元素鈾釷錒變的最終產(chǎn)物，在地殼中的含量很高，鉛又是一種金屬元素，一被開(kāi)采出來(lái)，就不會(huì)被降解，所以鉛污染會(huì)較永久地存在于環(huán)境中，人類(lèi)所使用的鉛有1/4可被回收利用，其余3/4以不同形式污染我們的環(huán)境包括土壤水源和空氣，目前大氣層中的鉛與原始時(shí)代相比，被污染的體積增加了一百倍，急速接近人體的容許濃度；今后隨著鉛的進(jìn)一步開(kāi)采和利用，如不進(jìn)行預(yù)防，人體內(nèi)鉛含量還會(huì)不斷增加，將極大地威脅人類(lèi)的健康。 人類(lèi)活動(dòng)促使鉛

11、進(jìn)入大氣，在氣中鉛分布的物點(diǎn)是離地面越近，濃度越高，一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示：某城市的大氣含量為0.8g/m，而離地面一米內(nèi)那么到達(dá)13 g/m，嬰兒主要生活在此區(qū)域內(nèi)，并且嬰兒吸收的能力是成年人的5-10倍，所以兒童是鉛吸收的主要受害群體。 鉛對(duì)成年人的危害相對(duì)較小，但過(guò)量的鉛會(huì)成年人出現(xiàn)貧血壓計(jì)抵抗力下降等病癥，血壓計(jì)鉛濃度過(guò)高的人患高缺鈣的可能性也比正常人高出7倍。 現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)鉛污染的情況不容樂(lè)觀，2003年初美國(guó)環(huán)境保護(hù)局EPA向議會(huì)報(bào)告，美國(guó)國(guó)內(nèi)已有300-400萬(wàn)兒童因體內(nèi)含鉛量過(guò)高而智能指數(shù)低下，日本每年鉛的使用總量約40萬(wàn)噸，而輸出量只有2萬(wàn)噸左右，鉛幾乎全部蓄積在國(guó)內(nèi)，其中26

12、萬(wàn)噸可以再生使用，而剩余的鉛卻只能排放到周?chē)h(huán)境中，我國(guó)的鉛污染情況也不容無(wú)視，最近一項(xiàng)調(diào)查說(shuō)明：上海市6-9歲兒童有31左右過(guò)量鉛污染，江蘇有23左右，浙江有21左右。 第六頁(yè)是一項(xiàng)調(diào)查所顯示鉛中毒對(duì)兒童的發(fā)育影響。 現(xiàn)階段進(jìn)行無(wú)鉛化焊料的研究主要集中在以Sg為根底，添加另一種元素或者參加第三元素，主要參加元素有Bi、In、Zn、Ag和Cu,具體優(yōu)缺點(diǎn)如下： 在技術(shù)方面要徹底實(shí)行無(wú)鉛化是有很大難度的，首先對(duì)高中低溫焊料的特點(diǎn)以性能的要求很難與SB-PB焊料相比，在性能方面主要需要滿足以下幾點(diǎn)：a、 性弱、對(duì)環(huán)境影響要小。b、 SN-PB體系焊錫的熔點(diǎn)183接近，不應(yīng)超過(guò)200；c、 本錢(qián)要低

13、，導(dǎo)電性好；d、 機(jī)械強(qiáng)度和耐熱疲勞性要與SN-PB體系焊錫大體上相同；e、 焊料的保存穩(wěn)定性要好。f、 能利用設(shè)備和現(xiàn)行工藝條件進(jìn)行安裝；g、 能確保有良好的潤(rùn)濕性、較小的外表張力和安裝后的機(jī)械可靠性；h、 焊接后對(duì)各種焊拉點(diǎn)檢修容易和應(yīng)有良好的電的可靠性。為了應(yīng)對(duì)歐盟的WEEK/ROHS指令案，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部于2003年3月擬定?電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理方法?。該內(nèi)容和歐盟的WEEK/ROHS指令案比較一致，其明確規(guī)定：“電子信息產(chǎn)品制造企業(yè)，自2003年7月1日起實(shí)行有毒有害物質(zhì)的減量化生產(chǎn)；2006年1月1日起，投入市場(chǎng)的電子信息產(chǎn)品不能含有鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚合溴化聯(lián)苯PBB或

14、者聚合溴化聯(lián)苯乙醚PBDE等物質(zhì)。 歐盟將立法通過(guò)禁止在2006年1月1日以后銷(xiāo)售的電子產(chǎn)品使用和包含鉛，另外，很多日本OEM廠家在他們的小局部量產(chǎn)產(chǎn)品中已經(jīng)無(wú)鉛化或至少已經(jīng)包含無(wú)鉛工藝，因此電子無(wú)器件制造商必須研究組件焊端鍍層的無(wú)鉛化， 以替代目前元器件焊端的錫鉛鍍層，已經(jīng)有一些供貨商開(kāi)始提供真正的無(wú)鉛焊接端鍍層組件；目前正在被研究或使用的焊端鍍層和大多數(shù)工廠準(zhǔn)備使用的SN-AG-CU焊料形成的焊點(diǎn)有良好的可靠性，但是假設(shè)SN-AG-CU焊料和組件焊端鍍層不兼容會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)變脆、強(qiáng)度降低、缺乏熱疲勞抵抗力，特別在產(chǎn)品生命周期的后期，對(duì)焊點(diǎn)的可靠性影響尤為明顯。A、 鉛與無(wú)鉛的比照：外觀上無(wú)鉛焊

15、點(diǎn)比錫鉛焊點(diǎn)外表粗糙一些；錫鉛焊點(diǎn)有一個(gè)平滑的外輪廓線，而無(wú)鉛焊點(diǎn)的外輪廓線卻滿是凹痕，有時(shí)甚至是深深的溝槽，從外觀上看到焊點(diǎn)粗糙不平。無(wú)鉛焊點(diǎn)外表粗糙只是外觀不美觀，并對(duì)傳統(tǒng)的焊點(diǎn)目視檢查標(biāo)準(zhǔn)造成一定的影響。 二、無(wú)鉛生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的要求：二、無(wú)鉛生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的要求：1 1、 REFLOW REFLOW回流焊回流焊A A、 設(shè)定溫度與實(shí)際溫度要接近。設(shè)定溫度與實(shí)際溫度要接近。B B、 至少要有至少要有4 4個(gè)溫區(qū)、至少有個(gè)溫區(qū)、至少有300300。C C、 板面受熱均勻。板面受熱均勻。2 2、 REFLOW CHECKER REFLOW CHECKER測(cè)溫儀測(cè)溫儀A A、 要有要有6 6個(gè)測(cè)溫信道

16、。個(gè)測(cè)溫信道。B B、 每每0.10.1秒取樣一次。秒取樣一次。C C、 測(cè)溫線直徑測(cè)溫線直徑0.1MM0.1MM或直徑或直徑0.2MM0.2MM。D D、 測(cè)溫線的頭應(yīng)該是球狀。測(cè)溫線的頭應(yīng)該是球狀。3 3、 印刷機(jī)要求，可調(diào)間距、可自動(dòng)調(diào)刮刀壓力、盡量使用膠刮刀、有自動(dòng)擦紙功能。印刷機(jī)要求，可調(diào)間距、可自動(dòng)調(diào)刮刀壓力、盡量使用膠刮刀、有自動(dòng)擦紙功能。三、溫點(diǎn)的選擇三、溫點(diǎn)的選擇1 1、 溫區(qū)域：溫區(qū)域：A A、 基板為兩個(gè)拼板：長(zhǎng)邊平行于軌道以基準(zhǔn)軌道一側(cè)為測(cè)溫區(qū)域；基板為兩個(gè)拼板：長(zhǎng)邊平行于軌道以基準(zhǔn)軌道一側(cè)為測(cè)溫區(qū)域；B B、 基板為兩個(gè)拼板：長(zhǎng)邊垂直于軌道，以整片板為測(cè)溫區(qū)域；基板為

17、兩個(gè)拼板：長(zhǎng)邊垂直于軌道，以整片板為測(cè)溫區(qū)域；C C、 單片板：以整片板為測(cè)溫區(qū)域。單片板：以整片板為測(cè)溫區(qū)域。2 2、 點(diǎn)：點(diǎn)：A A、 產(chǎn)品外表產(chǎn)品外表COMPOMENT SURFACECOMPOMENT SURFACEa.a.解電容解電容H=8.2MM b.D-RAM c.FSOP dS-SOP e.G/A f.CPU g.BGA h.LEAD G/A(H=8.2MM b.D-RAM c.FSOP dS-SOP e.G/A f.CPU g.BGA h.LEAD G/A(引腳引腳) )5 5、鋼網(wǎng)開(kāi)口尺寸、鋼網(wǎng)開(kāi)口尺寸A A、QFPQFP引腳鋼網(wǎng)開(kāi)孔外長(zhǎng)遷引腳鋼網(wǎng)開(kāi)孔外長(zhǎng)遷0.2MM0.2

18、MM寬度兩邊寬度兩邊B B、CHIP“CHIP“凹形凹形C C、晶體管內(nèi)切、晶體管內(nèi)切0.1MM0.1MM。一：序言 近年來(lái)，環(huán)境保護(hù)界提倡減少使用污染環(huán)境的物質(zhì)，而改用其他的代替品。對(duì)電子工業(yè)作出巨大奉獻(xiàn)的焊劑所含的主要成分鉛的毒性受到關(guān)注。電子工業(yè)中大量使用的Sn/Pb合金焊料是造成污染的重要來(lái)源之一。無(wú)鉛使用面臨的課題1：元件和PCB的耐熱性。2：設(shè)備的投資。3：輔助材料費(fèi)用高。無(wú)鉛制程的評(píng)估要點(diǎn)1：焊錫 1首先考慮信賴高的焊錫和焊接點(diǎn)，同時(shí)也建議評(píng)估已存在的無(wú)鉛合金，并 以合金Sn錫、Ag銀、Cu銅考慮為主。 2選擇高效能，高焊錫性的錫膏和一般的焊錫爐。2：電子元件 1采用耐高溫的電子

19、元件。 2電子元件的外表金屬與錫膏合金及PCB基材的匹配性。3：組合周邊設(shè)備 1一般無(wú)鉛制程要求都在于高溫下控制。 2以現(xiàn)行的周邊設(shè)備功能評(píng)估為主。 3回流爐中，第一道熔錫和第二道焊接的距離越短越好且保持融錫溫度是非常 重要的，以提供焊錫的擴(kuò)展時(shí)間。 4提升焊錫性氮?dú)?N2的使用是必須的。 無(wú)鉛焊劑的開(kāi)發(fā)概念 基本概念：Sn-Pb合金的代替品，必須在各種基片體物質(zhì)及助焊劑的組合下，均能發(fā)揮與Sn-Pb合金等同或以上的功能無(wú)需改變現(xiàn)行的組裝設(shè)備，元件及線路板材料，而可繼續(xù)使用基本特性要求不含造成環(huán)境污染的物質(zhì)可焊接溫度:回流焊接溫度：200230波峰焊接溫度：250 可濕度（針對(duì)Cu、Ni、Ag

20、等）重要特性要求錫膏特性（保存性，工作性）。前提為免洗方式焊接性能（短路，錫尖等不良）。前提為免洗方式浮渣的產(chǎn)生，對(duì)基片體物質(zhì)溶解性的影響。物理、電器及化學(xué)特性（耐熱疲勞性、原子移動(dòng)性）穩(wěn)定供應(yīng)，成本物理特性（強(qiáng)度）可加工性（含松香、錫線的供應(yīng)）無(wú)鉛焊劑的開(kāi)發(fā)概念- 無(wú)鉛焊料的研制與動(dòng)態(tài)n最有可能替代Sn/Pb焊料的無(wú)毒合金是Sn基合金。無(wú)鉛焊料主要以Sn為主，添加Ag、Zn、Cu、Sb、Bi、In等金屬元素。通過(guò)焊料合金化來(lái)改善合金性能，提高可焊性。Sn-In系合金蠕變性差，In極易氧化，且本錢(qián)太高；Sn-Sb系合金潤(rùn)濕性差，Sb還稍具毒性，這兩種合金體系的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用較少。實(shí)際上二無(wú)系合金要

21、做成為能滿足各種特性的根本材料是不完善的，目前最常見(jiàn)的無(wú)鉛焊料主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi為基體，在其中添加適量的其他金屬元素所組成的三元合金和多元合金。如果單純考慮可焊性，能替代Sn/Pb共晶焊料的無(wú)鉛焊料很多，如下表所示。 無(wú)鉛焊劑的開(kāi)發(fā)概念- 無(wú)鉛焊料的研制與動(dòng)態(tài)n鉛焊料合金的融點(diǎn)和本錢(qián)比較合成金合成金融點(diǎn)融點(diǎn)(C)成本成本Sn-37Pb1831.0Sn-58Bi1381.4Sn-20In-2.8Ag179-1897.6Sn-10Bi-5Zn168-1901.2Sn-9Zn198 1.2Sn-3.5Ag-4.8Bi205-2102.4Sn-7.5Bi-2Ag-0.5Cu21

22、3-2181.8Sn-3.2Ag-0.5Cu217-2182.0Sn-3.5Ag-0.5Sb2182.4Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb213-218 1.8Sn-3.5Ag2212.0Sn-2Ag221-2261.8Sn-0.7Cu2271.2Sn-5Sb232-2401.2無(wú)鉛焊劑的開(kāi)發(fā)概念- 無(wú)鉛焊料的研制與動(dòng)態(tài)n綜觀Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi三個(gè)體系無(wú)鉛焊，與Sn-Pb共晶焊料相比，各有優(yōu)缺點(diǎn)。Sn-Ag系焊料，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度，蠕變特性及耐熱老化性都比Sn-Pb共晶焊料優(yōu)越，延展性比Sn/Pb共晶焊料稍差，但不存延展性隨時(shí)間加長(zhǎng)而劣化的問(wèn)題。Sn-Ag系焊

23、料，熔點(diǎn)偏高，通常比Sn-Pb共晶焊料要高30400C，潤(rùn)濕性差，而且本錢(qián)高。熔點(diǎn)和本錢(qián)是Sn-Ag系焊料存在的主要問(wèn)題。Sn-Zn系焊料，機(jī)械性能好，拉伸強(qiáng)度比Sn-Pb共晶焊料好，與Sn-Pb焊料一樣，可以拉制成線材使用；具有良好的蠕變特性，變形速度慢，至斷裂時(shí)間長(zhǎng)。該體系最大的缺點(diǎn)是Zn極易氧化，潤(rùn)濕性和穩(wěn)定性差，且具有腐蝕性。Sn-Bi系焊料，實(shí)際上以Sn-AgCu系合金為基體，添加適量的Bi組成的焊料合金，合金的最大的優(yōu)點(diǎn)是降低了熔點(diǎn)，使其與Sn-Pb共晶焊料相近；蠕變特性好，并增大了合金的拉伸強(qiáng)度，但延展性變壞，變得硬而脆，加工性差，不能加工成線材使用?？傊壳半m然已開(kāi)發(fā)也許多可

24、以替代Sn-Pb合金的焊料，但尚末開(kāi)發(fā)出一種完全能替代Sn/Pb合金的高性能低本錢(qián)的無(wú)鉛焊料。 無(wú)鉛焊劑的開(kāi)發(fā)概念- 無(wú)鉛焊料的研制與動(dòng)態(tài)鉛的可能代替合金根底材料：Sn/錫其它合金材料:1、Ag/銀：降低熔點(diǎn)溫度，溫錫性佳，合金接合力。2、Bi/鉍： 降低熔點(diǎn)溫度，溫錫性佳。3、Cu銅： 改善合金接合力。4、Zn/鋅: 降低熔點(diǎn)溫度，低本錢(qián)。5、Sb/銻：改善合金接合力，降低外表張力，提高焊錫擴(kuò)展性，減 少暮效應(yīng)。6、In/銦： 降低熔點(diǎn)溫度。7、Ni/鎳 : 預(yù)防沾錫不良。8、Ge/鍺: 預(yù)防氧化。 無(wú)鉛合金的根本組成Ag/銀熔點(diǎn):961Sn/錫熔點(diǎn):231Cu/銅熔點(diǎn):1083Bi/鉍熔點(diǎn)

25、:2710Zn/鋅熔點(diǎn):961增加合金接合力降低熔點(diǎn)溫度增加合金接合力改善焊錫性增加合金接合力降低熔點(diǎn)溫度 無(wú)鉛合金的選擇推薦制程合金合金種類(lèi)備注傳統(tǒng)焊錫SnAg3.5SnAg3Cu0.5為了配合傳統(tǒng)錫鉛合金分離SnAg(24)Cu(0.51)SnCu0.7+(Ag,Au,Ni,In)回流中高溫度SnAg3.5SnAg3Cu0.5需有完善的曲線SnAg(24)Cu0.51)SnAg(24)Bi(16)+In(13)與錫鉛兼容性差和鉍特性的包容SnZn(89)Bi(03)SnZn8Bi3可能腐蝕低溫度SnZn(5758)BiSnBi57Ag1與錫鉛兼容性差錫線SnAg3.5SnAg3Cu0.5S

26、nAg(24)Cu(0.51)SnAg0.7+(Ag,Au,Ni,In)無(wú)鉛合金的選擇推薦無(wú)鉛合金的選擇推薦行業(yè)類(lèi)別選擇無(wú)鉛金屬種類(lèi)消費(fèi)性電子SnAgCu SnZnBi SnCuSnAgCuBi SnAgCuSb 工業(yè)性電子（通信業(yè)）SnAgCu SnCu SnAgCuSb 汽車(chē)工業(yè)SnAgCu SnAg SnAgCuSb醫(yī)學(xué)性工業(yè)SnAgCu SnAgCuSb選擇無(wú)鉛焊錫應(yīng)考慮工程總結(jié)以上所述，選擇無(wú)鉛焊錫應(yīng)考慮1：金屬種類(lèi)：熱疲勞，合金結(jié)合力，寬廣適應(yīng)性和含鉛元件及金屬的硬化力2：熔點(diǎn)溫度3：焊錫元件的可焊性和電極/PAD上的擴(kuò)散性4：氣孔(泡)小于15%為合格5：本錢(qián)6：毒性 各種無(wú)鉛焊

27、錫的特性1：Sn-Ag/錫- 銀主要特點(diǎn) 1熔點(diǎn)溫度：221 2已有原始記錄 3提供較大公差量和別離雜質(zhì)困難點(diǎn) 1高熔點(diǎn)溫度 2本錢(qián)高 3較低的機(jī)械應(yīng)力 4焊錫性差各種無(wú)鉛焊錫的特性2：Sn-Ag-Cu/錫-銀-銅主要特點(diǎn) 1熔點(diǎn)溫度：217218 2金屬應(yīng)力強(qiáng)信賴高 3金屬熱應(yīng)力疲勞佳 4適用于錫線、錫條、錫粉困難點(diǎn) 1高熔點(diǎn)溫度 2本錢(qián)高 3焊錫性差 各種無(wú)鉛焊錫的特性3：Sn-Ag-Cu-Bi主要特點(diǎn) 1熔點(diǎn)溫度：214220 2適應(yīng)錫膏制造 3金屬應(yīng)力強(qiáng)信賴高 4粘錫性較佳困難點(diǎn) 1延展性低 2和鉛PAD結(jié)合困難 3錫坡上升困難 4錫絲制造困難各種無(wú)鉛焊錫的特性4：Sn-Ag -Bi主

28、要特點(diǎn) 1熔點(diǎn)溫度：136197 2錫膏使用 3粘錫性、擴(kuò)散性較佳困難點(diǎn) 1延展性低 2和鉛PAD結(jié)合困難 3金屬應(yīng)力、熱疲勞特性差各種無(wú)鉛焊錫的特性5：Sn-Zn ex.SnZn8Bi3;SnZn9主要特點(diǎn) 1熔點(diǎn)溫度：193199 2機(jī)械應(yīng)力和疲勞應(yīng)力較高 3單價(jià)低困難點(diǎn) 1焊錫擴(kuò)散性差 2殘留多，焊錫壽命短 3低腐蝕抵抗和高恢復(fù)性 4無(wú)法回液相溫度LiquidusTemp.固相溫度SolidusTemp.ReflowSolderingDipSolderingHandSolderingSnPb(63%/37%)183 183LeadFreeSolderSnAgCu(96.5%/ 3%/0.

29、5%)221 216LeadFreeSolderSnAgInBi(88%/3%/8%/1%)206 170LeadFreeSolderSnZnBi（89%/ 8%/3%)196 187有鉛無(wú)鉛種類(lèi)電阻/電容的電極廠商電阻/電容的電極SnPbSnBiSnAgSnTDKSn,SnAgROHMSnBi,SnAg,SnPANASONICSnBi,SnAg,SnMURATASn,SnAg 有鉛和無(wú)鉛焊接效果比較 與有鉛比較擴(kuò)展性、潤(rùn)濕性差：擴(kuò)展性、潤(rùn)濕性差：擴(kuò)展性、潤(rùn)濕性差：無(wú)鉛焊點(diǎn)外表不光澤、無(wú)鉛焊點(diǎn)外表不光澤、不規(guī)那么。不規(guī)那么。擴(kuò)展性、潤(rùn)濕性差：擴(kuò)展性、潤(rùn)濕性差：無(wú)鉛焊點(diǎn)不飽滿、露無(wú)鉛焊點(diǎn)不飽滿、

30、露焊盤(pán)。焊盤(pán)。8/13A “Time to start pre-heating from PWB in: Pb=1-3 /sec; lead free= 1-4 /secB “Pre-heating time: Pb=140-170 X 60-120 sec; lead free=150-180 X 60-120 sec;C “Time to 200 (220) from 170(180): Pb=1-3 /sec; lead free= 1-4 /secD “reflow Time: Pb=Over 200 30 sec; Pb free=Over 220 30 sec; Peak temp

31、erature : Pb Max235; Pb free Max250 Recommendation reflow profile of LFSTemperature235200150130ABCDTime (Sec)曲線曲線63Sn37Pb曲線曲線235250t t=10以下要設(shè)備投資理由50250無(wú)鉛推薦回流爐爐溫曲線無(wú)鉛推薦回流爐爐溫曲線 Temperature250220180150ABCDTime (Sec)Cooling zone錫膏不熔：錫膏不熔：9030sec2203010sec 150235-250V=1-4 /sec 180上錫不良：如預(yù)熱區(qū)到熔錫區(qū)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊上錫不良：

32、如預(yù)熱區(qū)到熔錫區(qū)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊 接后會(huì)有熔錫不良現(xiàn)象。接后會(huì)有熔錫不良現(xiàn)象。當(dāng)冷卻過(guò)慢、過(guò)快，當(dāng)冷卻過(guò)慢、過(guò)快， 會(huì)有錫裂、汽泡、會(huì)有錫裂、汽泡、汽孔、焊點(diǎn)光亮現(xiàn)象發(fā)生。汽孔、焊點(diǎn)光亮現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)當(dāng)A部的升溫速度過(guò)大，會(huì)發(fā)生錫球、飛錫現(xiàn)象。部的升溫速度過(guò)大，會(huì)發(fā)生錫球、飛錫現(xiàn)象。PAST coolingSlow coolingSlow cooling + impact to PWBNo cracksNo lift-offNo lift-offLike a Cracks?如預(yù)熱區(qū)過(guò)高，會(huì)有如預(yù)熱區(qū)過(guò)高，會(huì)有冷焊，熔錫不良現(xiàn)象。冷焊，熔錫不良現(xiàn)象。例子不良事例分析不良事例分析前言：前言： 根據(jù)最新

33、國(guó)外的文獻(xiàn)資料介紹：目根據(jù)最新國(guó)外的文獻(xiàn)資料介紹：目前全世界在電子裝配行業(yè)中前全世界在電子裝配行業(yè)中,每年大約要每年大約要消耗消耗6萬(wàn)噸左右的釬料，而且還有增加的萬(wàn)噸左右的釬料，而且還有增加的趨勢(shì)。由于電子產(chǎn)品軟釬接技過(guò)程中所形趨勢(shì)。由于電子產(chǎn)品軟釬接技過(guò)程中所形成的含鉛鹽的工業(yè)渣，嚴(yán)重污染環(huán)境。因成的含鉛鹽的工業(yè)渣，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此在歐洲和日本，已規(guī)劃從此在歐洲和日本，已規(guī)劃從2000年開(kāi)始，年開(kāi)始，在電子產(chǎn)品的裝配過(guò)程中逐步減少鉛，到在電子產(chǎn)品的裝配過(guò)程中逐步減少鉛，到2004年徹底去除，歐盟已出臺(tái)了從年徹底去除，歐盟已出臺(tái)了從2004年以后對(duì)含鉛的電氣和電子裝備禁止進(jìn)入年以后對(duì)含鉛的電

34、氣和電子裝備禁止進(jìn)入的條文。北美地區(qū)國(guó)家也提出了限制法規(guī)。的條文。北美地區(qū)國(guó)家也提出了限制法規(guī)。歐盟為了環(huán)境的保護(hù)，已通過(guò)了歐盟電氣歐盟為了環(huán)境的保護(hù)，已通過(guò)了歐盟電氣電子機(jī)器廢棄物指令，明確宣布自電子機(jī)器廢棄物指令，明確宣布自2005年起電氣產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛化。年起電氣產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛化。 JEIDA (日本電子工業(yè)振興協(xié)會(huì))和JWES(日本焊接協(xié)會(huì))通過(guò)開(kāi)發(fā)和評(píng)定。認(rèn)為二元無(wú)鉛合金Sn/Cu和三元無(wú)鉛合金Sn/Ag/CuSn/Pb合金非常相近，某些特性甚至更好于Sn/Pb合金，例如蠕變性和耐熱疲勞等。合金設(shè)計(jì)熔點(diǎn)剪切強(qiáng)度/Mpa抗拉強(qiáng)度P/Mpa延伸性（%）膨脹系數(shù)Sn63/Pb37183

35、36.527.32725Sn0/Cu0.722729.83520Sn/Ag3/Cu0.5217-21847534621.69一、無(wú)鉛焊接材料一、無(wú)鉛焊接材料溫度周期實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的焊接材料的強(qiáng)度溫度周期實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的焊接材料的強(qiáng)度各種焊接材料的蠕變特性各種焊接材料的蠕變特性 Sn/Ag/Cu合金的優(yōu)點(diǎn)：熱循環(huán)焊接效果好、熱膨脹性好、性能可靠、熔點(diǎn)溫度范圍窄易控制。Sn/Ag/Cu合金的缺點(diǎn)：熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，外表張力大，潤(rùn)濕性差。易氧化，焊接易產(chǎn)生橋結(jié)。產(chǎn)生LIFT OFF剝離。大的焊點(diǎn)中間會(huì)產(chǎn)生裂紋，自然冷卻下錫點(diǎn)外表有折皺。Sn/Cu合金的優(yōu)勢(shì)：本錢(qián)低，以及可以大量用于單面印刷線路板的波峰焊

36、接上面?zhèn)涫荜P(guān)注，主要缺陷是熔點(diǎn)高，外表張力大，潤(rùn)濕性差，機(jī)械強(qiáng)度低。一、無(wú)鉛焊接材料一、無(wú)鉛焊接材料 助焊劑是決定焊接可靠性的關(guān)鍵,主要組成成分是：40-90%的溶劑載體,2-6% 的活性劑，1-2%的成膜劑，0.5-1%的穩(wěn)定劑及其它成份。在焊接中的作用主要是去除外表氧化物，防止再氧化，降低焊接時(shí)的外表張力，增加潤(rùn)濕性，提高可焊性，一般比重為0.79-0.82。無(wú)鉛焊接對(duì)助焊劑無(wú)特殊要求，一般的用于有鉛的免洗助焊劑都可以用作無(wú)鉛生產(chǎn)。一、無(wú)鉛焊接材料一、無(wú)鉛焊接材料對(duì)設(shè)備的要求對(duì)設(shè)備的要求 無(wú)鉛焊接對(duì)焊接設(shè)備的涂覆系統(tǒng)無(wú)特殊要求，利用一般有鉛焊接的涂覆方法就可以。二、無(wú)鉛焊接技術(shù)二、無(wú)鉛焊接技術(shù)、對(duì)于無(wú)鉛焊接來(lái)講,預(yù)熱區(qū)域應(yīng)在1.8m左右,三段式逐漸 加熱.這樣有利于減少熱沖擊,緩和熱應(yīng)力.對(duì)設(shè)備的要求對(duì)設(shè)備的要求二、無(wú)鉛焊接技術(shù)二、無(wú)鉛焊接技術(shù)、預(yù)熱溫度的選擇需要同時(shí)考慮助焊劑的激活溫度和、預(yù)熱溫度的選擇需要同時(shí)考慮助焊劑的激活溫度和SMD SMD 本身所要求的預(yù)熱溫度，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后到達(dá)波峰焊本身所要求的預(yù)熱溫度，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后到達(dá)波峰焊接時(shí)的接時(shí)的 熱沖擊熱沖擊100100。這樣才能防止熱損傷的減少。這樣才能防止熱損傷的減少。、加熱方式最好采用遠(yuǎn)紅外線及熱風(fēng)循環(huán)并用的預(yù)熱方式。 加熱器采用石英管。、預(yù)熱區(qū)域和波峰之間的距離應(yīng)盡可能的小,低于1