無鉛培訓(xùn)課程課件

無鉛錫膏培訓(xùn)課程主講人服務(wù)部無鉛錫膏培訓(xùn)課程主講人1目錄☆發(fā)展無鉛錫膏的背景☆有關(guān)無鉛錫膏的立法☆無鉛錫膏發(fā)展的現(xiàn)狀☆推行過程中的問題☆無鉛錫膏的相關(guān)資料☆無鉛制程中常見的工藝問題及其解決辦法目錄☆發(fā)展無鉛錫膏的背景2鉛的使用人們使用鉛的歷史悠久.鉛容易提煉,價格便宜,應(yīng)用范圍寬廣.酸性電池—81.81%涂料<0.06%,顏料和化學(xué)藥品-4.78%彈藥-4.69%電纜皮-1.40%黃銅和青銅工藝制品-0.72%焊料(除電子焊料外)-0.70%電子焊料-0.49%

鉛的使用人們使用鉛的歷史悠久.鉛容易提煉,價格便宜,應(yīng)用范圍3焊料70%零件焊端5%焊盤鍍層25%什么地方含鉛？(電子業(yè))焊料70%什么地方含鉛？(電子業(yè))4鉛的循環(huán)酸性電池

96.5%被循環(huán)(67.8%-報紙,63.5%-Alcan,37.9%-玻璃瓶)60-80%的典型酸性電池都被再利用.電子設(shè)備美國個別州有再利用,但沒有經(jīng)濟(jì)地再使用鉛和焊料大約13年前,環(huán)保者和立法者才提議WEEE限用鉛2000年8月交通業(yè)禁用鉛鉛的循環(huán)酸性電池5發(fā)展無鉛錫膏的背景

廢棄電路板埋入地下，被雨水和與其他廢物反應(yīng)所侵蝕。帶有金屬的濾液可能轉(zhuǎn)移到本地的地下水，并污染它。人在飲用含有鉛的水后，體內(nèi)血液中的鉛的含量升高。鉛對腦、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝臟和血的產(chǎn)生都有損壞。為什么禁用電子業(yè)的鉛?發(fā)展無鉛錫膏的背景廢棄電路6有關(guān)無鉛錫膏的立法美國征稅條例1993年WEEE規(guī)定2004—WastefromElectronics&ElectricalEquipment日本東芝-2000年.索尼,富士通,日立-2001年.NEC-2003年日本政府將此列為國際貿(mào)易的條款TCLP(有害物品特殊處理程序)ToxicityCharacteristicLeachingProcedure有關(guān)無鉛錫膏的立法美國征稅條例1993年7有關(guān)無鉛錫膏的立法歐洲歐洲政府機構(gòu)的第2號草案規(guī)定2004年1月1日執(zhí)行,但歐洲真正實現(xiàn)全面無鉛的日程在2006年美國

早在1991年,里德法律S3.91提議:限制使用含鉛焊接材料,禁止使用含鉛量高的原料,并限定鉛的含量<0.1%.1993年此提議出臺試行后美國制造工業(yè)反應(yīng)激烈并百般阻撓,導(dǎo)致這項提議擱淺.目前美國的無鉛化制程的實施要到2008年.日本

1998年5月,日本政府宣布環(huán)保再生的相關(guān)法律.同時日本主要電子設(shè)備廠商自發(fā)組織并宣告在2001-2002年減少使用含鉛材料.有關(guān)無鉛錫膏的立法歐洲8無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀

日本

日本電機工業(yè)會日前決定從２００１年４月起，家用電器、重型電機和電子計算機等新產(chǎn)品的生產(chǎn)都必須使用無鉛焊錫。日本各大電機公司已經(jīng)相繼成功開發(fā)多種無鉛焊錫材料，并已應(yīng)用到產(chǎn)品上。如SONY,FUJITSU等大型電子公司已基本實現(xiàn)無鉛化。

焊接性方面，現(xiàn)在仍然沒有能夠代替錫鉛合金的合金。Cu的Sn/Ag錫膏在機械強度和延展性方面優(yōu)于其他合金,比較有希望代替錫鉛合金。無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀日本焊接性方面，現(xiàn)在仍然沒9無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀Sn-Ag-Cu(Eutectic217°C).(如:Sn95.5Ag4.0Cu0.5)其它的合金是:Sn99.3/0.7Cu(Eutectic227°C)Sn96.5/3.5Ag(Eutectic221°C)Sn-Ag-Bi(@200°C-210°C)如:Sn93.5-Ag3.5-Bi3.0(@206°C-213°C)

Sn–錫Cu–銅Sb–銻Ag–銀Bi-鉍Zn–鋅下面是有可能代替Sn/Pb的是:無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀Sn-Ag-Cu(Eutectic21710各金屬基本儲量的估計元素全球需量(萬噸)全球儲量(萬噸)剩余儲量(萬噸)

銀13,50015,0001,500鉍400080004000銅8,000,00010,200,0002,200,000銦100200100銻78,200122,30044,100錫220,000

300,00080,000各金屬基本儲量的估計元素全球需量(萬噸)11常用金屬參考金屬價格($/lb)合金價格($/lb)Sb(銻）Bi(鉍）Cd(鎘）Cu(銅）In(銦）Pb(鉛）P(磷）Ag(銀）Sn(錫）Zn(鋅）1.752.4631.157.750.342379.112.610.55Sn91/Zn9Sn42/Bi58Sn68/Cd32Sn58/In42Sn63/Pb37Sn62/Pb36/Ag2Sn96.5/Ag3.5Sn65/Ag25/Sb10Sn95/Pb5In75/Sn252.432.522.7325.761.773.325.2921.882.5743.96常用金屬參考金屬價格($/lb)合金價格($/lb)S12最新的無鉛基準(zhǔn)由于鉛在各種金屬中的存在，對與無鉛來講是相對而言的，且在無鉛焊料的采礦以及制做過程中，都可能有鉛的存在和加入。根據(jù)IPC最新的規(guī)定鉛含量在1000Dppm以下的焊料就符合無鉛焊料的概念?？评o鉛基準(zhǔn)是鉛含量小于500Dppm，現(xiàn)在可以作到100Dppm，但是成本會有較大幅度的上升。最新的無鉛基準(zhǔn)由于鉛在各種金屬中的存在，對與無鉛來講是相對而13推行過程中的問題△價格△可靠性△元件對高溫的反映△什么是無鉛錫膏？△供應(yīng)鏈△相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)△返修△元件焊接端推行過程中的問題△價格14與材料、元件和設(shè)備不相容設(shè)備、工藝限制有限的工藝窗口波峰焊工序要優(yōu)化清洗工序限制推行過程中需要解決的問題與材料、元件和設(shè)備不相容推行過程中需要解決的問題15科利泰專利無鉛錫膏美國專利號5，435，857專利日期7-25-1995提供替換當(dāng)前Sn/Pb的錫膏溫度范圍在170。C--200。C之間固態(tài)--188。C，液態(tài)--197。C關(guān)鍵成份Sn/In/Ag/Sb或Bi科利泰專利無鉛錫膏美國專利號5，435，8516過去10年來的發(fā)展合金專利所屬固相溫度液相溫度Sn77.2/In20/Ag2.8銦公司175。C187。CSn95.5/Ag3.8/Cu0.7愛荷華州立大學(xué)217。CE217。CESn86/In10.5/Ag2.0/Bi1.5科利泰179。C188。CSn96.2/Ag2.5/Sb0.5/Cu0.8Aim(castin)219。CE219。CESn99.3/Cu0.7錫研究機構(gòu)227。C227。CSn80/In10/Bi9.5/Ag0.5福特馬達(dá)公司179。C200。C過去10年來的發(fā)展合金17無鉛錫膏中的參數(shù)要求熔點：接近現(xiàn)行的Sn63/Pb37的熔點183。C，或力求保持在200。C以下的范圍；特性：焊接效果與常用錫膏一樣或常用錫膏更好；其他：用DIP、SMT和維修方面都一樣，并且要免洗無鉛錫膏中的參數(shù)要求熔點：接近現(xiàn)行的Sn63/Pb37的熔點18無鉛合金的物理特性VsSn63/Pb37Sn42/Bi58熔點硬度熱膨脹系數(shù)拉力強度電阻率(uohm-cm)Qualitek

No-leadSn96.5/Ag3.5Sn63/Pb37138C188-197C221C183C22HB13HB14.8HB14HB13.824.5PureSn=23.524.75400psi7450psi8245psi7500psi34.516.312.3114.5無鉛合金的物理特性VsSn63/Pb37Sn42/Bi5819回焊外觀圖Sn95.5/Ag4/Cu0.5回焊外觀圖Sn95.5/Ag4/Cu0.520錫銀銅的回焊考量TemperaturesHeaterSet-point

280-32521730-60secondsliquidusTin/LeadProfile235-280260DangerZone25022018340°CTin/Silver/Copper10°CTemperaturesHeaterSet-point

錫銀銅的回焊考量TemperaturesHeaterSet21典型的無鉛錫膏合金熔點強度可潤性溫度疲勞特點Sn/AgSn-3.5AgSn-3.5Ag-0.7CuSn-3.5Ag-4.8Bi216-221共晶優(yōu)良中等優(yōu)良Sn/BiSn-58BiSn-7.5Bi-2Ag-0.5CuSn-2Ag-22Bi139-200中等中等優(yōu)良Sn/CuSn-0.7Cu227中等中等？Sn/ZnSn-9ZnSn-8Zn-3Bi190-199Eutectic優(yōu)良差優(yōu)良（大阪大學(xué)菅沼教授）典型的無鉛錫膏合金熔點強度可潤性溫度疲勞特點Sn/AgSn-2210020015050熔點溫度138。C90sec(soaktime)150secTime:INSecondAlloySn42/Bi58No-CleanTemp:IN。CReflowProfilesMax175。CMin160。C10020015050熔點溫度138。C90sec(soa23ReflowProfilesAlloySn63/Pb37No-Clean60sec(soaktime)120sec50100150200250熔點溫度183。CMax220。CMin205。CTime:INSecondTemp:IN。CReflowProfilesAlloySn63/Pb3724ReflowProfilesAlloySn96.5/Ag3.5No-CleanTemp:IN。CTime:INSecond5010015020025060sec(soaktime)120sec熔點溫度221。CMax249。CMin235。CReflowProfilesAlloySn96.5/Ag25零件焊端鎳/鈀鎳/金銀/鉑銀/鈀鉑/鈀/銀銀金鎳/金/銅錫錫/鉛零件焊端鎳/鈀銀26PCB覆層錫

鎳上鍍錫鎳上鍍金鈀鎳上鍍鈀銀OSP(防氧化覆層)錫鉛PCB覆層錫27Sn42/Bi58QualitekLF88Sn96.5/Ag3.5Sn99.3/Cu0.7Sn95.5/Ag4/Cu0.5Sn63/Pb37熔點138。C188-197。C221。C227。C217—219。C

183。C硬度熱膨脹系數(shù)電阻率(Uohm-cm)密度電導(dǎo)率%IACS拉力強度22HB13HB14.8HV9HB15HB14HB13.824.530.2PureSn=23.5

PrueSn=23.524.734.516.312.31----1314.55400psi7450psi8450psi4300psi6800psi7500psi8.727.377.377.37.398.344.5%IACS14%IACS14%IACS16IACS16.6%IACS11.9IACS各合金的一般性能Sn42/Bi58QualitekLF8828推行過程中遇到的問題△價格△可靠性△元件對高溫的反映△無鉛錫膏的種類？△供應(yīng)鏈△相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)△返修△元件焊接端推行過程中遇到的問題△價格29CandidateElementsMetalCost($/lb)Sb(銻）Bi(鉍）Cd(鎘）Cu(銅）In(銦）Pb(鉛）P(磷）Ag(銀）Sn(錫）Zn(鋅）1.752.4631.157.750.342379.112.610.55CandidateElementsMetalCost($/30演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！31無鉛錫膏培訓(xùn)課程主講人服務(wù)部無鉛錫膏培訓(xùn)課程主講人32目錄☆發(fā)展無鉛錫膏的背景☆有關(guān)無鉛錫膏的立法☆無鉛錫膏發(fā)展的現(xiàn)狀☆推行過程中的問題☆無鉛錫膏的相關(guān)資料☆無鉛制程中常見的工藝問題及其解決辦法目錄☆發(fā)展無鉛錫膏的背景33鉛的使用人們使用鉛的歷史悠久.鉛容易提煉,價格便宜,應(yīng)用范圍寬廣.酸性電池—81.81%涂料<0.06%,顏料和化學(xué)藥品-4.78%彈藥-4.69%電纜皮-1.40%黃銅和青銅工藝制品-0.72%焊料(除電子焊料外)-0.70%電子焊料-0.49%

鉛的使用人們使用鉛的歷史悠久.鉛容易提煉,價格便宜,應(yīng)用范圍34焊料70%零件焊端5%焊盤鍍層25%什么地方含鉛？(電子業(yè))焊料70%什么地方含鉛？(電子業(yè))35鉛的循環(huán)酸性電池

96.5%被循環(huán)(67.8%-報紙,63.5%-Alcan,37.9%-玻璃瓶)60-80%的典型酸性電池都被再利用.電子設(shè)備美國個別州有再利用,但沒有經(jīng)濟(jì)地再使用鉛和焊料大約13年前,環(huán)保者和立法者才提議WEEE限用鉛2000年8月交通業(yè)禁用鉛鉛的循環(huán)酸性電池36發(fā)展無鉛錫膏的背景

廢棄電路板埋入地下，被雨水和與其他廢物反應(yīng)所侵蝕。帶有金屬的濾液可能轉(zhuǎn)移到本地的地下水，并污染它。人在飲用含有鉛的水后，體內(nèi)血液中的鉛的含量升高。鉛對腦、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝臟和血的產(chǎn)生都有損壞。為什么禁用電子業(yè)的鉛?發(fā)展無鉛錫膏的背景廢棄電路37有關(guān)無鉛錫膏的立法美國征稅條例1993年WEEE規(guī)定2004—WastefromElectronics&ElectricalEquipment日本東芝-2000年.索尼,富士通,日立-2001年.NEC-2003年日本政府將此列為國際貿(mào)易的條款TCLP(有害物品特殊處理程序)ToxicityCharacteristicLeachingProcedure有關(guān)無鉛錫膏的立法美國征稅條例1993年38有關(guān)無鉛錫膏的立法歐洲歐洲政府機構(gòu)的第2號草案規(guī)定2004年1月1日執(zhí)行,但歐洲真正實現(xiàn)全面無鉛的日程在2006年美國

早在1991年,里德法律S3.91提議:限制使用含鉛焊接材料,禁止使用含鉛量高的原料,并限定鉛的含量<0.1%.1993年此提議出臺試行后美國制造工業(yè)反應(yīng)激烈并百般阻撓,導(dǎo)致這項提議擱淺.目前美國的無鉛化制程的實施要到2008年.日本

1998年5月,日本政府宣布環(huán)保再生的相關(guān)法律.同時日本主要電子設(shè)備廠商自發(fā)組織并宣告在2001-2002年減少使用含鉛材料.有關(guān)無鉛錫膏的立法歐洲39無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀

日本

日本電機工業(yè)會日前決定從２００１年４月起，家用電器、重型電機和電子計算機等新產(chǎn)品的生產(chǎn)都必須使用無鉛焊錫。日本各大電機公司已經(jīng)相繼成功開發(fā)多種無鉛焊錫材料，并已應(yīng)用到產(chǎn)品上。如SONY,FUJITSU等大型電子公司已基本實現(xiàn)無鉛化。

焊接性方面，現(xiàn)在仍然沒有能夠代替錫鉛合金的合金。Cu的Sn/Ag錫膏在機械強度和延展性方面優(yōu)于其他合金,比較有希望代替錫鉛合金。無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀日本焊接性方面，現(xiàn)在仍然沒40無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀Sn-Ag-Cu(Eutectic217°C).(如:Sn95.5Ag4.0Cu0.5)其它的合金是:Sn99.3/0.7Cu(Eutectic227°C)Sn96.5/3.5Ag(Eutectic221°C)Sn-Ag-Bi(@200°C-210°C)如:Sn93.5-Ag3.5-Bi3.0(@206°C-213°C)

Sn–錫Cu–銅Sb–銻Ag–銀Bi-鉍Zn–鋅下面是有可能代替Sn/Pb的是:無鉛錫膏發(fā)展現(xiàn)狀Sn-Ag-Cu(Eutectic21741各金屬基本儲量的估計元素全球需量(萬噸)全球儲量(萬噸)剩余儲量(萬噸)

銀13,50015,0001,500鉍400080004000銅8,000,00010,200,0002,200,000銦100200100銻78,200122,30044,100錫220,000

300,00080,000各金屬基本儲量的估計元素全球需量(萬噸)42常用金屬參考金屬價格($/lb)合金價格($/lb)Sb(銻）Bi(鉍）Cd(鎘）Cu(銅）In(銦）Pb(鉛）P(磷）Ag(銀）Sn(錫）Zn(鋅）1.752.4631.157.750.342379.112.610.55Sn91/Zn9Sn42/Bi58Sn68/Cd32Sn58/In42Sn63/Pb37Sn62/Pb36/Ag2Sn96.5/Ag3.5Sn65/Ag25/Sb10Sn95/Pb5In75/Sn252.432.522.7325.761.773.325.2921.882.5743.96常用金屬參考金屬價格($/lb)合金價格($/lb)S43最新的無鉛基準(zhǔn)由于鉛在各種金屬中的存在，對與無鉛來講是相對而言的，且在無鉛焊料的采礦以及制做過程中，都可能有鉛的存在和加入。根據(jù)IPC最新的規(guī)定鉛含量在1000Dppm以下的焊料就符合無鉛焊料的概念。科利泰無鉛基準(zhǔn)是鉛含量小于500Dppm，現(xiàn)在可以作到100Dppm，但是成本會有較大幅度的上升。最新的無鉛基準(zhǔn)由于鉛在各種金屬中的存在，對與無鉛來講是相對而44推行過程中的問題△價格△可靠性△元件對高溫的反映△什么是無鉛錫膏？△供應(yīng)鏈△相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)△返修△元件焊接端推行過程中的問題△價格45與材料、元件和設(shè)備不相容設(shè)備、工藝限制有限的工藝窗口波峰焊工序要優(yōu)化清洗工序限制推行過程中需要解決的問題與材料、元件和設(shè)備不相容推行過程中需要解決的問題46科利泰專利無鉛錫膏美國專利號5，435，857專利日期7-25-1995提供替換當(dāng)前Sn/Pb的錫膏溫度范圍在170。C--200。C之間固態(tài)--188。C，液態(tài)--197。C關(guān)鍵成份Sn/In/Ag/Sb或Bi科利泰專利無鉛錫膏美國專利號5，435，8547過去10年來的發(fā)展合金專利所屬固相溫度液相溫度Sn77.2/In20/Ag2.8銦公司175。C187。CSn95.5/Ag3.8/Cu0.7愛荷華州立大學(xué)217。CE217。CESn86/In10.5/Ag2.0/Bi1.5科利泰179。C188。CSn96.2/Ag2.5/Sb0.5/Cu0.8Aim(castin)219。CE219。CESn99.3/Cu0.7錫研究機構(gòu)227。C227。CSn80/In10/Bi9.5/Ag0.5福特馬達(dá)公司179。C200。C過去10年來的發(fā)展合金48無鉛錫膏中的參數(shù)要求熔點：接近現(xiàn)行的Sn63/Pb37的熔點183。C，或力求保持在200。C以下的范圍；特性：焊接效果與常用錫膏一樣或常用錫膏更好；其他：用DIP、SMT和維修方面都一樣，并且要免洗無鉛錫膏中的參數(shù)要求熔點：接近現(xiàn)行的Sn63/Pb37的熔點49無鉛合金的物理特性VsSn63/Pb37Sn42/Bi58熔點硬度熱膨脹系數(shù)拉力強度電阻率(uohm-cm)Qualitek

No-leadSn96.5/Ag3.5Sn63/Pb37138C188-197C221C183C22HB13HB14.8HB14HB13.824.5PureSn=23.524.75400psi7450psi8245psi7500psi34.516.312.3114.5無鉛合金的物理特性VsSn63/Pb37Sn42/Bi5850回焊外觀圖Sn95.5/Ag4/Cu0.5回焊外觀圖Sn95.5/Ag4/Cu0.551錫銀銅的回焊考量TemperaturesHeaterSet-point

280-32521730-60secondsliquidusTin/LeadProfile235-280260DangerZone25022018340°CTin/Silver/Copper10°CTemperaturesHeaterSet-point

錫銀銅的回焊考量TemperaturesHeaterSet52典型的無鉛錫膏合金熔點強度可潤性溫度疲勞特點Sn/AgSn-3.5AgSn-3.5Ag-0.7CuSn-3.5Ag-4.8Bi216-221共晶優(yōu)良中等優(yōu)良Sn/BiSn-58BiSn-7.5Bi-2Ag-0.5CuSn-2Ag-22Bi139-200中等中等優(yōu)良Sn/CuSn-0.7Cu227中等中等？Sn/ZnSn-9ZnSn-8Zn-3Bi190-199Eutectic優(yōu)良差優(yōu)良（大阪大學(xué)菅沼教授）典型的無鉛錫膏合金熔點強度可潤性溫度疲勞特點Sn/AgSn-5310020015050熔點溫度138。C90sec(soaktime)150secTime:INSecondAlloySn42/Bi58No-CleanTemp:IN。CReflowProfilesMax175。CMin160。C10020015050熔點溫度138。C90sec(soa54ReflowProfilesAlloySn63/Pb37No-Clean60sec(soaktime)120sec50100150200250熔點溫度183。CMax220。CMin205。CTime:INSecondTemp:IN。CReflowProfilesAlloySn63/Pb3755ReflowProfilesAlloySn96.5/Ag3.5No-CleanTemp:IN。CTime:INSecond5010015020025060sec(soaktime)120sec熔點溫度