无铅焊接工艺课件.ppt

1、广州佰勤贸易有限公司2005年8月15日目目 录录一、为什么要无铅一、为什么要无铅二、无铅简介二、无铅简介三、无铅镀层三、无铅镀层四、无铅焊料四、无铅焊料五、无铅波峰焊五、无铅波峰焊六、无铅回流焊六、无铅回流焊七、过渡期可能遇到的问题七、过渡期可能遇到的问题一、为什么要无铅一、为什么要无铅1、环保的要求：环保的要求：微量的铅也能影响婴幼儿和儿童的智力发育和神经行为，导致智力降低，身高体重降低等 2、立法的要求立法的要求：n欧盟欧盟(EU)(EU)两个指令两个指令ROHSROHS(Restrictions of Hazardous Substances关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令

2、)WEEEWEEE（W Waste E Electrical and E Electronic E Equipment directive关于报废电子电器设备指令)n执行期限：2006年7月1日二、无铅简介二、无铅简介1 1、IPC(IPC(美国电子电路和电子互连行业协会美国电子电路和电子互连行业协会)：0.1wt%0.1wt%(1000ppm)2 2、NEMINEMI(国家电子制造创始组织国家电子制造创始组织):0.1wt%0.1wt%3 3、Europe EUELVD Europe EUELVD(欧盟废弃车辆回收指令欧盟废弃车辆回收指令)：0.1wt%0.1wt%PbPb4 4、U.S.J

3、EDECU.S.JEDEC(电子元件工业联合会电子元件工业联合会)：0.2wt%0.2wt%PbPb5 5、Japan JEIDAJapan JEIDA（日本电子工业振兴协会）：（日本电子工业振兴协会）：0.1wt%0.1wt%PbPb(一一)定义：定义：迄今为止国际上尚无通用定义1 1、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过 100ppm(Sony SS-00259)100ppm(Sony SS-00259)2 2、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入 铅元素可认为是无铅铅元素可认为是无铅3 3、JEDEC

4、JEDEC认为固体含铅量不超过认为固体含铅量不超过0.2wt%0.2wt%视为无铅视为无铅4 4、RohsRohs和和SS-00259SS-00259允许电子元件中的玻璃含铅允许电子元件中的玻璃含铅(二二)相关标准相关标准(三三)无铅电子组装的发展简史无铅电子组装的发展简史：1.1991年和1993年：美国参议院提出“Reid Bill”，要求将电子焊料中 铅含量控制在0.1%以下，遭到美国工业界强烈反对而夭折。2.1998年，日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品。3.1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30(松下磁盘

5、机MJ30)。4.2000年1月：NEMI向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于 再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。5.2002年10月：欧洲议会与欧盟部长会议组织就WEEE草案达成初步协议:2006年7月截止，欧盟成员国市场上的消费类电子产品实现全面无铅化。6.2003年，信息产业部拟订电子信息产品生产污染防治管理办法，自2006年7月1日禁止电子产品中含Pb 日本在无铅方面一直走在世界前列，其中日本在无铅方面一直走在世界前列，其中PanasonicPanasonic更是更是先行一步，其于年月推出世界上第一款无铅电子先行一步，其于年月推出世界上第一款

6、无铅电子产品产品MJ30MJ30，年月日，其全制品无铅化计划激活，年月日，其全制品无铅化计划激活，到年月日全制品无铅化实现，其在日本国内到年月日全制品无铅化实现，其在日本国内个工厂和海外个工厂全部实现无铅化制程，其中英国个工厂和海外个工厂全部实现无铅化制程，其中英国松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。紧随其后的有紧随其后的有SonySony、SHARPSHARP、NECNEC、TOSHIBATOSHIBA、HITACHIHITACHI、TDKTDK、NIKONNIKON等。等。(四四)日本无铅进程日本无铅进程(五五)MLC

7、C)MLCC无铅端头结构无铅端头结构BMEBME(贱金属电极贱金属电极)NiCuNME(贵金属电极贵金属电极)SnNiPdAg or PdAg 瓷体瓷体(六六)实施无铅工艺着手点实施无铅工艺着手点1、所有元器件(主要是端头或引线)2、焊料(焊锡条、焊膏)3、PCB4、助焊剂5、包装材料三、锡铅镀层有哪些替代镀层？三、锡铅镀层有哪些替代镀层？(一)纯锡（100%Sn)(二)锡银（Sn-Ag)(三)锡铋（Sn-Bi)(四)锡铜（Sn-Cu)(五)锡锌（Sn-Zn)替代镀层的评估替代镀层的评估(一一)纯锡（纯锡（100%Sn)100%Sn)1 1、优点：、优点：232的熔点允许该镀层用于较高温度场合

8、容易沉积与含铅焊膏兼容可电镀性极佳优良的可焊性/兼容性/润湿特性低成本、高的使用率无合金成份控制问题2 2、不足、不足：有锡须生长之虞 需要对锡须问题作充分的说明才能得到广泛的接受(二二)锡银（锡银（Sn96.5%Ag3.5%)Sn96.5%Ag3.5%)1、优点：在较宽的循环疲劳范围内,具有可以和Sn63/Pb37 合金媲美疲劳寿命可接收的润湿特性2 2、不足：、不足：合金比例较难控制：银含量稍为变化就会影响合金的共熔点成本高未广泛使用复杂的废水处理及环境方面的顾虑低沉积速率(三三)锡铋（锡铋（SnSn Bi 1-2.5%)Bi 1-2.5%)1、优点：2000年起在日本开始使用2、不足：铋

9、容易与Sn/Pb形成低熔相 （形成的Bi-Pb相较脆且易于破裂)铋会导致健康问题（如：使染色体畸变）铋需要特殊的回收利用工艺铋是铅矿的副产品铋是脆性金属，在镀层中容易造成龟裂润湿性不佳材料、维护、人力等费用较高有锡须生长之虞(四)锡铜（Sn99.3%Cu0.7%)1、优点：高强度资源充足2、不足镀层为脆性合金低的润湿特性合金成份稍为变化就会导致较大的熔点变化（即：要有非常严的控制）易长锡须当铜的含量超过1.5%时，在室温下储存镀层会变棕色XRF不能测出铜基体上的镀层中的铜含量（即：铜含量的控制成为问题）(五五)锡锌（锡锌（Sn91%Zn9%)Sn91%Zn9%)1、优点：高强度和抗疲劳特性2、

10、不足：浮渣多潜在的腐蚀性在铜基或镍基上的润湿性较差(一)生产无铅焊料的世界著名公司Multicore：英国摩帝可Tamura:日本田村化研Senju ：日本千住公司AIM：加拿大AIMAlpha：美国阿尔发公司Kester:美国凯斯特公司Stanmol:德国Stanmol四、无铅焊料四、无铅焊料(二)一些无铅焊料组成及熔点回流焊用无铅焊料回流焊用无铅焊料 锡膏（焊料膏）锡膏（焊料膏）波峰焊用无铅焊料波峰焊用无铅焊料 锡棒（焊锡条）锡棒（焊锡条）目前，无铅焊料尚没有形成国际标准以及国家标准，国内外已经目前，无铅焊料尚没有形成国际标准以及国家标准，国内外已经开发出可供选择的合金种类众多，作为用户的

11、电子产品制造商经常产开发出可供选择的合金种类众多，作为用户的电子产品制造商经常产生困惑。下列图表是近期对世界主要电子产品制造商的问卷调查结果，生困惑。下列图表是近期对世界主要电子产品制造商的问卷调查结果，他们的选择可以作为您的参考依据。他们的选择可以作为您的参考依据。无铅焊料使用调查统计图(三三)无铅焊料的选择无铅焊料的选择Sn63Pb37 3.70Sn62Pb36Ag2 7.50Sn96,5Ag3,5 12.10In52Sn48104.00In97Ag3 195Sn91Zn9 5.10Sn95Sb5 5.40Sn65Ag25Sb10 52.40Sn96.7Ag2Cu0.8Sb0.5 9.20

12、Sn95.4Ag4Cu0.5 13.00Sn95.5Ag3.8Cu0.712.60Sn95Ag4Cu1 14.60Sn99.3Cu0.7 5.50Bi58Sn428.20Sn63Pb37/Sn95.5Ag3.8Cu0.7=1：3.4(四四)无铅焊料价格比较无铅焊料价格比较(美元美元)注：2004年2月价格 选择用于 SMT 组件的焊膏应考察的主要变量就是该合金的回流温度。进行选择时应考察元器件的受热问题 目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配应用的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221，峰值温度为235-255时即可对大多数无铅表面达到良好的可焊性 2 2、选择焊锡膏应注意的主要

13、问题、选择焊锡膏应注意的主要问题 用于波峰焊的无铅焊料多为锡-银-铜或锡-铜五、无铅波峰焊五、无铅波峰焊建议的无铅焊料建议的无铅焊料 SnAgCuSnAgCu或或SnCuSnCu0501001502002503009030s230 或更高 180预热 3010s150t(sec)最高温度:250255无铅回流焊典型温度曲线无铅回流焊典型温度曲线建议的无铅焊料建议的无铅焊料-SnAgCuT ()六、无铅回流焊六、无铅回流焊七、过渡期可能遇到的问题 1、有铅无铅混用问题：在有铅焊接向无铅焊接的过渡期，有些客户采用宇阳的无铅(纯锡)MLCC，仍使用有锡铅焊料(Sn63Pb37)，但回流峰值温度(22

14、0左右)仍为有铅焊接工艺的温度，这样可能导致可焊性不良或虚焊问题。众所周知，纯锡的熔点为232，如回流区最高温度只有220 左右，达不到锡的熔点，镀层的锡层和焊膏不能共熔。我们的建议为：若无铅镀层和有铅焊膏混用时，采取“就高不就低”的原则，即按无铅工艺设置温度曲线。如端头是纯锡层，最高回流温度至少为240 才比较保险。2、元器件、PCB耐温问题：由于无铅焊接比有铅焊接峰值温度 要高20-40左右，所以对元器件、PCB的耐热性都是一个 考验，这一问题可能需要业界共同努力才能解决。端头镀层端头镀层(锡铅锡铅)焊料焊料(Sn63Pb37)波峰焊：波峰焊：Sn-Cu或或SnAgCu回流焊回流焊:SnAgCu总总 结结纯锡：纯锡：100%Sn100%Sn替代方案：