無鉛焊錫制程簡介課件

無鉛銲錫製程

簡介導(dǎo)入無鉛製程之理由環(huán)境的危害人體健康的影響全球環(huán)境保護(hù)或工業(yè)團(tuán)體之要求導(dǎo)入無鉛之需求法令規(guī)範(fàn)酸雨森林、湖泊及土壤污染汽車廢氣(NO2)O2光化學(xué)氧化臭氧分解ClO揮發(fā)有機(jī)化合物

四氯化碳氯分解平流層對流層N2,O2紫外光臭氧層

O3鉛中毒

地下水污染環(huán)境的危害PCB戴奧辛污染溫室效應(yīng)(CO2)溫室效應(yīng)(CO2)鉛溶解法令規(guī)範(fàn)歐洲無鉛法令現(xiàn)況＊目前歐洲僅由歐盟(EuropeanUnion)要求於2008年1月開始，所有輸入歐洲之各項(xiàng)產(chǎn)品都需達(dá)到完全無鉛的要求。EuropeanPb力信在“焊接組裝”上將逐漸導(dǎo)入無鉛製程，以達(dá)到

2005年完全無鉛化的目標(biāo)無鉛合金資料收集及研究替代合金之選擇要項(xiàng)＊金屬特性--機(jī)械性可靠度越高越好＊熔點(diǎn)--最好為共晶且越低越好＊潤焊性--擴(kuò)錫性及焊接之爬錫性性越佳越好＊毒性--以無毒性且不易產(chǎn)生公害為佳＊成本--取得容易且越低越好可能之替代合金＊主要合金--錫（Sn）＊次要合金--1.銀（Ag）：改善潤濕性、焊點(diǎn)強(qiáng)度。2.鉍（Bi）：降低熔點(diǎn)溫度，改潤濕性。3.銅（Cu）：改善焊點(diǎn)強(qiáng)度。

4.鋅（Zn）：低熔點(diǎn)，低成本。各研究組織之合金推薦日本電子工業(yè)振興協(xié)會之研究＊波焊建議使用合金：SnAgCu、SnCu＊研究結(jié)論：容易產(chǎn)生“焊點(diǎn)剝離”之現(xiàn)象發(fā)生，尤其在焊接時含Bi的條件下極易發(fā)生。業(yè)界已使用之合金

二.無鉛焊錫導(dǎo)入波焊製程的建議:1.合金的選擇:要使無鉛合能夠?qū)嵱没?就必須先確定其物質(zhì)性能,檢討的項(xiàng)目為:成本,熔解溫度,bulk拉力,延伸性,壽命,濕潤時間,應(yīng)力,擴(kuò)散力,組識變化,接合剪斷,剝離強(qiáng)度,導(dǎo)線焊接的creep強(qiáng)度等,目前為止,業(yè)界(日本為主)所選用之合金為下列組合.Sn99.3/Cu0.7

Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5Sn96/Ag2.5/Bi1/Cu0.5現(xiàn)製程用錫棒,明確標(biāo)示錫鉛成份比表面光潔呈銀白色.無鉛錫棒(Sn/Ag3.0/Cu0.5)無成份比標(biāo)識,表面粗糙,顏色較暗略帶黃色.除錫銅合金為共融點(diǎn)金屬較無異議,其它之合金組合比例會稍有不同,舉例而言,錫銀銅合金之共融點(diǎn)組合約為Sn93.6/Ag4.7/Cu1.7之217℃.但基於美國(IOWAuniversity/AMESlab)及日本(Senju/Panasonic)之專利權(quán)限制,所有供應(yīng)商均會少許變更合金比例,這些合金比例之些微.差異在焊點(diǎn)特性上並不會造成影響,AlphaMetals則擁有錫銀銅鉍合金之全球使用權(quán).下表格就不同合金特性略做比較:由上表可看出,綜合成本及焊錫性之考量,選擇Sn/Ag3.0/Cu0.5合金較合適.2.材料考量:目前印刷線路板一般有OSP保護(hù)之裸銅板及化銀板和化鎳金板(ImmersionNi-Au),OSP板成本低使用歷史久,焊接性較化銀和化鎳金板稍差;而化銀板焊接性好成本較高穩(wěn)定性好;化鎳金板焊接性較好,穩(wěn)定性較化銀板差,且價格高.所以化銀板應(yīng)為未來無鉛焊錫重要候選,但現(xiàn)階段OSP板為首選.

3.助焊劑考量:無鉛焊接較原有製程,焊錫性及合金毛細(xì)效用(與合金比重成正比)都較弱增加了焊接困難度,因此有必要提升助焊劑焊性,可借由三種方式:

a.增加活化劑之使用量:此做法會影響殘留之潔淨(jìng)度及頂針測試之誤判率.

b.改變活化劑種類:須考濾化學(xué)可靠度.

c.改變活化反應(yīng)機(jī)構(gòu):活化劑在水中的活性要比在有機(jī)溶劑中好,同時用水可達(dá)到提高安全性與健康環(huán)保的目的,但缺點(diǎn)是揮發(fā)所需之較高預(yù)熱會造成活化劑因耐熱問題而損失部份活性,也存在因水份揮發(fā)不完全而造成錫噴濺.其優(yōu)點(diǎn)包括:減少PCB零件面與焊接面之溫差,除去了零件不均溫造成的吃錫不飽之缺點(diǎn).針對水基之助焊劑,可加速水份之揮發(fā)而不需提高預(yù)熱溫度.

直接之熱量傳遞確保所有待焊元件在有限預(yù)熱時間內(nèi)達(dá)到足夠熱量卻不會過熱而損傷零件或效能.

此次實(shí)驗(yàn)為節(jié)約成本,我們利用原錫爐做些許修改:兩預(yù)熱段之間及預(yù)熱二段與錫槽之間空隙均用不銹鋼板蓋住,以避免PCB在經(jīng)過此處時溫度發(fā)生陡降造成較大的熱沖擊.將反射板直接蓋在軌道上,減少溫量的散失,從而降低了PCB板正背面之溫差.利用錫箔紙將錫槽外圍包覆保溫。預(yù)熱段隧道保溫性調(diào)節(jié)式進(jìn)出口減少熱散失調(diào)節(jié)式排氣孔錫槽溫度保溫性錫槽溫度250-265℃預(yù)熱段與擾流波間之距離須縮小接近穩(wěn)流波與擾流波間之距離須縮小接近預(yù)熱溫度100-130℃快速冷卻裝置無鉛焊錫爐需求介紹d.氮?dú)?氮?dú)饪蓽p少錫渣的產(chǎn)生并協(xié)助達(dá)成最佳上錫角度,然而由于其成本高,加上錫爐改造的技術(shù)難度太大,目前還沒法導(dǎo)入.5.可靠度評估:試產(chǎn)之成品做可靠的評估是不可或缺的.我們的可靠度評估分兩部份:SolderabilityTest及ReliabilityTest.

三.無鉛焊錫製程管制1.製程:a.SOP均標(biāo)以無鉛焊錫標(biāo)識如圖.d.錫爐用