《SMT無(wú)鉛制程教材》課件

SMT無(wú)鉛制程教材歡迎來(lái)到SMT無(wú)鉛制程教材。本課程將全面介紹無(wú)鉛焊接技術(shù)，包括其發(fā)展、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)及具體工藝流程。讓我們一起探索電子制造業(yè)的綠色革命。課程目標(biāo)掌握無(wú)鉛制程基礎(chǔ)知識(shí)了解無(wú)鉛焊接的原理、優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。熟悉無(wú)鉛焊料特性學(xué)習(xí)各種無(wú)鉛焊料的性能和應(yīng)用。掌握無(wú)鉛焊接工藝深入了解回流焊和波峰焊等工藝。了解可靠性測(cè)試方法學(xué)習(xí)無(wú)鉛焊接的檢測(cè)和可靠性評(píng)估技術(shù)。無(wú)鉛制程的來(lái)源和發(fā)展12000年前傳統(tǒng)含鉛焊料廣泛應(yīng)用于電子制造業(yè)。22002年歐盟通過(guò)RoHS指令，限制電子產(chǎn)品中鉛的使用。32006年RoHS指令正式實(shí)施，推動(dòng)無(wú)鉛制程快速發(fā)展。4現(xiàn)在無(wú)鉛制程成為電子制造業(yè)的主流技術(shù)。無(wú)鉛制程的優(yōu)勢(shì)環(huán)保減少有毒重金屬污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。健康降低工人和消費(fèi)者接觸鉛的風(fēng)險(xiǎn)?？苫厥仗岣唠娮赢a(chǎn)品的回收利用率。全球化符合國(guó)際環(huán)保法規(guī)，便于產(chǎn)品出口。無(wú)鉛制程的挑戰(zhàn)高熔點(diǎn)無(wú)鉛焊料熔點(diǎn)較高，需要更高的焊接溫度。潤(rùn)濕性部分無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕性不如傳統(tǒng)含鉛焊料。成本增加無(wú)鉛材料和設(shè)備成本較高，增加了生產(chǎn)成本。工藝窗口無(wú)鉛制程的工藝窗口較窄，要求更精確的控制。無(wú)鉛焊料的種類錫銀銅（SAC）合金最常用的無(wú)鉛焊料，如SAC305（96.5%錫、3%銀、0.5%銅）。錫銅（SnCu）合金成本較低，適用于一些對(duì)性能要求不高的應(yīng)用。錫銀（SnAg）合金具有良好的機(jī)械性能，但成本較高。錫鋅（SnZn）合金熔點(diǎn)較低，但易氧化，應(yīng)用相對(duì)較少。無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)217°CSAC305熔點(diǎn)常用SAC合金的熔點(diǎn)，高于傳統(tǒng)含鉛焊料。227°C純錫熔點(diǎn)純錫的熔點(diǎn)，是許多無(wú)鉛焊料的基礎(chǔ)。138°C傳統(tǒng)焊料熔點(diǎn)63/37錫鉛焊料的熔點(diǎn)，作為對(duì)比。無(wú)鉛焊料的流動(dòng)性合金成分不同元素的比例影響焊料的流動(dòng)性。溫度控制焊接溫度對(duì)焊料流動(dòng)性有顯著影響。表面張力影響焊料在焊盤(pán)上的鋪展和填充能力。氧化程度氧化會(huì)降低焊料的流動(dòng)性，需要控制。無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕性1表面清潔度焊盤(pán)表面的清潔度直接影響潤(rùn)濕性。2焊劑活性適當(dāng)?shù)暮竸┛梢燥@著提高潤(rùn)濕性。3焊接溫度溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)濕不良。4焊料合金不同合金的潤(rùn)濕性能有所差異。無(wú)鉛焊料的機(jī)械性能無(wú)鉛制程的焊接工藝回流焊適用于表面貼裝（SMT）工藝。波峰焊適用于插件（THT）和混合工藝。手工焊用于返工和小批量生產(chǎn)。選擇性焊接適用于局部焊接需求?；亓骱腹に?預(yù)熱緩慢升溫，活化焊劑。2恒溫均勻加熱，消除溫度梯度。3回流溫度達(dá)到焊料熔點(diǎn)，形成焊點(diǎn)。4冷卻控制冷卻速率，形成良好焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)?；亓骱腹に嚨年P(guān)鍵參數(shù)1峰值溫度通常比焊料熔點(diǎn)高20-30°C。2回流時(shí)間焊料熔化狀態(tài)持續(xù)30-90秒。3升溫速率控制在1-3°C/秒。4冷卻速率通常控制在2-4°C/秒?；亓骱腹に嚨暮附尤毕莺噶蠘蚪酉噜徍更c(diǎn)連接在一起，導(dǎo)致短路。虛焊焊點(diǎn)外觀正常但內(nèi)部連接不良。焊料飛濺焊料飛濺到非焊接區(qū)域。元件翹起元件一端或多端抬起。波峰焊工藝1預(yù)熱活化焊劑，減少熱沖擊。2噴涂焊劑保護(hù)焊點(diǎn)，提高潤(rùn)濕性。3焊接PCB與焊料波接觸，形成焊點(diǎn)。4冷卻控制冷卻速率，確保焊點(diǎn)質(zhì)量。波峰焊工藝的關(guān)鍵參數(shù)焊料溫度通常控制在250-260°C。傳送速度影響焊接時(shí)間，通常1-2米/分鐘。波峰高度確保充分接觸，通常4-8毫米。預(yù)熱溫度通常控制在90-120°C。波峰焊工藝的焊接缺陷焊料短路相鄰引腳間形成焊接橋接。焊料不足焊點(diǎn)量不足，無(wú)法形成可靠連接。引腳空焊某些引腳未被焊料覆蓋。錫珠PCB表面出現(xiàn)多余的小錫球。無(wú)鉛制程的清洗工藝水基清洗使用去離子水和專用清洗劑，環(huán)保但干燥時(shí)間長(zhǎng)。有機(jī)溶劑清洗清洗效果好，但有環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。半水基清洗結(jié)合水基和有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)，平衡性能和環(huán)保。無(wú)鉛制程的焊接檢測(cè)目視檢查快速但依賴檢查員經(jīng)驗(yàn)。顯微鏡檢查可發(fā)現(xiàn)微小缺陷。X射線檢測(cè)可檢查隱藏焊點(diǎn)。3DAOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)，效率高。X射線檢測(cè)微斷面檢測(cè)樣品制備切割、磨制和拋光焊點(diǎn)截面。顯微鏡觀察使用高倍顯微鏡觀察焊點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖像分析測(cè)量焊點(diǎn)尺寸、觀察金屬間化合物。報(bào)告生成記錄觀察結(jié)果，評(píng)估焊點(diǎn)質(zhì)量。無(wú)鉛制程的可靠性1材料選擇選擇合適的無(wú)鉛焊料和基板材料。2工藝控制嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和清洗工藝。3設(shè)計(jì)優(yōu)化考慮無(wú)鉛工藝特點(diǎn)進(jìn)行PCB和元件設(shè)計(jì)。4可靠性測(cè)試進(jìn)行各種加速壽命測(cè)試驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性。無(wú)鉛制程的失效機(jī)理焊點(diǎn)開(kāi)裂由于熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致焊點(diǎn)產(chǎn)生裂紋。金屬間化合物生長(zhǎng)過(guò)度生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)脆化。錫須生長(zhǎng)形成導(dǎo)電的錫晶須，可能導(dǎo)致短路。焊點(diǎn)疲勞由于溫度循環(huán)導(dǎo)致的累積損傷。無(wú)鉛制程的可靠性測(cè)試熱沖擊測(cè)試模擬極端溫度變化。濕熱測(cè)試評(píng)估高溫高濕環(huán)境下的性能。振動(dòng)測(cè)試模擬運(yùn)輸和使用中的振動(dòng)。跌落測(cè)試評(píng)估產(chǎn)品抗沖擊能力。加速壽命試驗(yàn)1設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案確定加速因子和樣本數(shù)量。2準(zhǔn)備樣品制作代表性的測(cè)試樣品。3進(jìn)行測(cè)試在加速條件下進(jìn)行測(cè)試。4數(shù)據(jù)分析使用統(tǒng)計(jì)方法分析測(cè)試數(shù)據(jù)。5壽命預(yù)測(cè)推算產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命。溫度循環(huán)試驗(yàn)-40°C低溫極限模擬極端低溫環(huán)境。125°C高溫極限模擬極端高溫環(huán)境。1000循環(huán)次數(shù)典型的溫度循環(huán)測(cè)試次數(shù)。濕熱試驗(yàn)高溫高濕環(huán)境通常在85°C，85%相對(duì)濕度下進(jìn)行。長(zhǎng)時(shí)間暴露測(cè)試持續(xù)時(shí)間可達(dá)1000小時(shí)或更長(zhǎng)。定期檢查定期檢查樣品外觀和電氣性能。失效分析對(duì)失效樣品進(jìn)行詳細(xì)分析。振動(dòng)試驗(yàn)正弦振動(dòng)以固定頻率或掃頻方式進(jìn)行，模擬特定振動(dòng)環(huán)境。隨機(jī)振動(dòng)模擬實(shí)際使用中的復(fù)雜振動(dòng)環(huán)境，更接近現(xiàn)實(shí)情況。沖擊測(cè)