无铅制程简介
无铅制程教程三篇
无铅制程教程三篇一、无铅制程的概述无铅制程是一种替代传统有铅制程的电子焊接方法，旨在减少对环境和人体的有害影响。
它是近年来电子行业的一个重要技术发展方向。
本篇文章将从制程原理、材料选择和焊接工艺等方面介绍无铅制程的基本概念和应用。
1. 制程原理无铅制程的核心概念是使用无铅焊料替代传统的铅锡合金焊料。
无铅焊料由多种金属元素组成，如银、铜、锡和锌等。
相比之下，传统的铅锡合金焊料含有大量的铅，对环境和人体健康造成潜在的危害。
2. 材料选择在采用无铅制程时，必须选择适合的材料来替代铅锡焊料。
常用的无铅焊料有银基焊料、铜基焊料和锡基焊料等。
根据具体焊接需求和技术要求，选用合适的材料以确保焊接质量和可靠性。
3. 焊接工艺无铅制程的焊接工艺与传统的有铅制程有一定的区别。
在无铅制程中，焊接温度和焊接时间等参数需要进行优化和控制。
此外，焊接设备的选择和调整也是确保无铅焊接质量的重要因素。
二、无铅焊接工艺的优势无铅制程相对于有铅制程具有多种优势，本篇文章将从环境友好、提高可靠性和法规要求等方面介绍无铅焊接工艺的优势。
1. 环境友好无铅焊料避免了铅对环境的污染，有助于保护生态环境和人类健康。
在电子行业中广泛应用无铅制程，对于减少环境污染具有积极的影响。
2. 提高可靠性相较于传统的铅锡焊料，无铅焊料通常具有更高的熔点和较差的润湿性。
这使得焊点在高温环境下更加稳定，提高了焊接连接的可靠性和耐久性。
3. 法规要求许多国家和地区的法规要求电子产品必须采用无铅制程。
逐渐普及和应用无铅焊接工艺可以确保企业符合相关法规，并顺利进入国际市场。
三、无铅焊接的实施方法无铅焊接具有一定的技术难度，但随着技术的不断发展和成熟，相关实施方法也日趋完善。
本篇文章将从设备调整、工艺控制和质量检验等方面介绍无铅焊接的实施方法。
1. 设备调整由于无铅焊接与有铅焊接存在一定的差异，设备的调整至关重要。
焊接设备的温度控制和焊接参数的设定需要进行调整，以适应无铅焊接的要求。
PCB无铅制程讲解
無鉛制程講解制作：日期：目錄1) 為何推行無鉛？何謂之無鉛？2) 無鉛表面處理之淺談3) 未來之趨勢4) Q＆A---為何推行無鉛？無鉛出自這里：歐盟2003.2.13公告2002/95/EC RoHS指令(the restriction ofthe use of certain hazardous substances in electrical andelectronic equipment，有害物質禁用指令)，明確要求2006.7.1起電子產品不可含有鉛、鎘、汞、(6價鉻)等重金屬及PBB和PBDE等溴化物阻燃劑；影響所及，世界各國皆已開始制訂類似禁令，無鉛化成為未來電子產品基本要求。
鉛的危害：鉛屬於重金屬會沉積在人體內，血液中含量超過25 mg/dl(2.5ppm)就出現中毒現象，影響到神經系統、生殖系統造成新生兒IQ降低(智障兒)，且鉛會溶於酸性水中(酸雨)，在土壤中會擴散難以回收。
全球無鉛化進程：1) 零件無鉛化進程：2001。
12 開始供應無鉛零件2003。
12 零件端子(terminal)完全無鉛2004。
12 零件腳電鍍完全無鉛化2) 組裝無鉛化進程：2002。
12 開始制造無鉛產品2005。
12 所有產品完全無鉛化國內無鉛化推進的困難：1)新材料評估及選用，可能涉及的項目油墨、無鉛焊錫、PCB原材料。
新材料選用會考慮其品質特性、法規符合性、成本及專利問題。
2)客戶關系同溝通能力：不同客戶對無鉛焊錫性有不同底需求。
但是制程的標准化是追求生產管理效率的重要因子，所以國內底廠商需要以技朮實力來與不同的客戶溝通協調。
3) 綠色供應鏈底管理能力：PCB所使用的材料、設備均需無鉛。
所以供應鏈管理將是我們底難點之一。
4)制程管理能力及可靠度的部分，譬如：無鉛錫的熔點比63/37底熔點高出30℃左右，但是其吃錫能力需求卻不變，這就需要我們提升自身的制程管理能力了。
雖然，焊料改變了，但是可靠度亦仍舊一樣。
无铅制程
無鉛制程鉛的特性.危害以及消耗量鉛是一種成本較低,溫度及電氣性能都有著適當性質的元素,由於鉛錫(Pb-Sn)合金同時具有低成本與適當性質, Pb-Sn焊錫合金一直被用於接著材料，也是在現代電子工業中，使用最廣的焊接劑材料 .鉛一種對人體極有害的元素,神經系統和生育系統紊亂、神經和身體發育遲緩。
鉛中毒特別對年幼兒童的神經發育有極大危害。
雖然已有法律來控制鉛的使用例如，鉛在鉛錘、汽油和油畫中的使用有嚴格的規範，在美國從1978 年起，鉛在消費油畫中的使用已被禁止，其他相關的法規在美國、歐洲和日本正在孕育之中。
盡管鉛一直都有控制,但在使用始終是非常廣, 表一顯示了鉛在各種産品中的使用量，蓄電池占鉛用量的80%，電子焊錫大約占所有鉛用量的0.5%即使鉛在電子焊錫中的使用被禁止，也不能解決全部的鉛中毒問題。
可是，電子焊錫中的0.5%的鉛數量上還是可觀的。
表一、鉛在産品中的消耗量産品消耗量(%)蓄電池80.81其他氧化物(油畫、玻璃和陶瓷産品、4.78顔料和化學品)彈藥 4.69鉛箔紙 1.79電纜覆蓋物 1.4鑄造金屬 1.13銅錠、銅坯0.72管道、彎頭和其他擠壓成型産品0.72焊錫(非電子焊錫)0.7電子焊錫0.49其他 2.77從上表可以,雖然鉛對人體極有害,但由于錫/鉛焊錫這種合金要提供與錫/鉛共晶焊錫相似的物理、機械、溫度和電氣性能,電子工業正在尋找無鉛焊錫，能夠取代普遍接受和廣泛使用的錫/鉛焊錫。
各種代替鉛的元素代替鉛的元素,首先必須考慮成品方面,替代鉛的材料及其相對價格鉛的替代元素相對價格鉛(參考值)1銻(Sb) 2.2鉍(Bi)7.1銅(Cu) 2.5銦(In)194銀(Ag)212錫 (Sn) 6.4鋅(Zn) 1.3除了成本之外，還必須瞭解考慮作爲鉛替代的元素的供需情況如表可以看出含鉍合金從可利用資源的出發點上是無希望的，現在可利用得鉍供應可能被全部用完，如果將此合金廣泛用於正在蓬勃發展的電子工業 ,那這種可利用資源將會全部用完,在要使用此種可利用資源的其他工業上就根本就無法供用.美國礦產局有關不同元素的世界用量及産量的資料元素世界用量(噸)世界産量(噸)剩餘産量(噸)Ag13,50015,0001,500Bi4,0008,0004,000Cu8,000,00010,200,0002,200,000In80 to 100200100Sb78,200122,30044,100Sn160,000241,00081,000Zn6,900,0007,600,000700,000注：現在世界焊錫消耗量 = 60,000 噸，或 6,600,000 升我們要估量各種元素的價格,各元素的產量,從價格表中可以看出比鉛貴的元素有很多,例如，銦(In)是用來取代鉛的主要元素之一，但它是一種次貴重金屬，幾乎和銀一樣貴。
无铅无卤素制程详细介绍
无铅无卤素制程详细介绍1 前言1.1 何为无卤基材按照JPCA-ES-01-2003标准：氯(C1)、溴(Br)含量分别小于0.09％Wt(重量比)的覆铜板，定义为无卤型覆铜板。
(同时，CI+Br总量≤0.15％[1500PPM])1.2 为什么要禁卤卤素，指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1)。
目前，阻燃性基材，FR4、CEM-3等，阻燃剂多为溴化环氧树脂。
溴化环氧树脂中，四溴双酚A、聚合多溴联苯，聚合多溴联苯乙醚，多溴二苯醚是覆铜板的主要阻燃料，其成本低，与环氧树脂兼容。
但相关机构研究表明，含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB：聚合多溴化联苯乙醚PBDE)，废弃着火燃烧时，会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃 (Benzfuran)等，发烟量大，气味难闻，高毒性气体，致癌，摄入后无法排出，不环保，影响人体健康。
因此，欧盟发起，禁止在电子信息产品以 PBB、PBDE作为阻燃剂。
中国信息产业部同样文件要求，到2006年7月1日起，投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。
欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质，据了解，PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不在使用，较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴双苯酚A，二溴苯酚等，其化学分子式是CISHIZOBr4。
这类含溴作阻燃剂的覆铜板未有任何法律法规加以规定，但这类含溴型覆铜板，燃烧或电器火灾时，会释放出大量有毒气体(溴化型)，发烟量大；在PCB作热风整平和元件焊接时，板材受高温(>200)影响，也会释放出微量的溴化氢；是否也会产生二恶英，还在评估中。
因此，含有四溴双酚A阻燃剂的FR4板材，目前法律上没有被禁止，还可以使用，但不能叫作无卤板材。
本文讨论的是无卤素印制板的加工特点、加工过程的一些体会。
1.3 无卤基板的原理就目前而言，大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。
无铅焊锡制程简介
汽车产业
汽车产业也是无铅焊锡的重要应用领域之一，主要涉及汽 车零部件的制造和组装，如发动机控制模块、传感器、执 行器等。无铅焊锡在汽车产业中的应用有助于提高汽车的 安全性和可靠性。
汽车产业对无铅焊锡的要求较高，需要具备优良的耐热性 、耐腐蚀性和机械性能，以确保在复杂和严苛的汽车环境 中能够保持稳定的连接性能。
五金制造
五金制造是无铅焊锡应用的另一个重 要领域，涉及建筑、家具、工具等多 个行业。无铅焊锡在五金制造中主要 用于连接金属部件，如门窗、家具的 组装和固定等。
五金制造对无铅焊锡的要求相对较低， 但也需要具备良好的焊接性能和耐腐 蚀性，以确保连接的稳定性和长期使 用。
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着重要影响。
表面处理
表面处理是对焊锡片进行清洁、涂层 、镀层等处理，以提高其焊接性能和 防氧化性能的过程。
表面处理是无铅焊锡制程中的最后一 道工序，其质量直接关系到焊锡片在 实际应用中的焊接效果。
03 无铅焊锡的应用领域
电子产业
电子产业是应用无铅焊锡的主要领域之一，包括消费电子产 品、通讯设备、计算机硬件和各种电子元器件等。无铅焊锡 在电子产业中广泛应用于电路板焊接、连接器制造和表面贴 装技术等领域。
无铅焊锡制程简介
目录
CONTENTS
• 无铅焊锡的定义与特性 • 无铅焊锡制程 • 无铅焊锡的应用领域 • 无铅焊锡的市场趋势与挑战 • 无铅焊锡的未来展望
01 无铅焊锡的定义与特性
无铅焊锡的定义
01
无铅焊锡是指不含有铅等有毒物 质的焊锡合金，主要用于电子组 装和焊接工艺中。
无铅制程
考虑到环境和健康的因素，欧盟已通过立法将在2008年停止使用含铅钎料，美国和日本也正积极考虑通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。
铅的毒害目前全球电子行业用钎料每年消耗的铅约为20000ｔ，大约占世界铅年总产量的5%。
铅和铅的化合物已被环境保护机构(ＥＰＡ)列入前17种对人体和环境危害最大的化学物质之一。
无铅钎料目前常用的含铅合金焊料粉末有锡一铅（Sn-Pb）、锡一铅一银（Sn-Pb-Ag）、锡一铅一铋（Sn-Pb-Bi）等，常用的合金成分为63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。
不同合金比例有不同的熔化温度。
对于标准的Sn63和Sn62焊料合金来说，回流温度曲线的峰值温度在203到230度之间。
然而，大部分的无铅焊膏的熔点比Sn63合金高出30至45度，因此，无铅钎料的基本要求目前国际上公认的无铅钎料定义是:以Sn为基体，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而Pb的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。
无铅钎料不是新技术，但今天的无铅钎料研究是要寻求年使用量为5～6万吨的Sn-Pb钎料的替代产品。
因此，替代合金应该满足以下要求:(1)其全球储量足够满足市场需求。
某些元素，如铟和铋，储量较小，因此只能作为无铅钎料中的微量添加成分;(2)无毒性。
某些在考虑范围内的替代元素，如镉、碲是有毒的。
而某些元素，如锑，如果改变毒性标准的话，也可以认为是有毒的;(3)能被加工成需要的所有形式，包括用于手工焊和修补的焊丝;用于钎料膏的焊料粉;用于波峰焊的焊料棒等。
不是所有的合金能够被加工成所有形式，如铋的含量增加将导致合金变脆而不能拉拔成丝状;(4)相变温度(固/液相线温度)与Sn-Pb钎料相近;(5)合适的物理性能，特别是电导率、热导率、热膨胀系数;(6)与现有元件基板/引线及PCB材料在金属学性能上兼容;(7)足够的力学性能:剪切强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热机疲劳抗力、金属学组织的稳定性;(8)良好的润湿性;(9)可接受的成本价格。
无铅制程导入产线
一、无铅解说：1.无铅锡的产生背景随着人类文明的进步，人们的环境意识增强，保护自然环境、维护生态平衡渐成时尚。
我们现使用的含铅锡料中的铅对人类的健康起着不良影响。
人们可能在铅的环境下，通过饮食或吸入而发生铅中毒。
在电子产品的组装生产过程中，有足够产生含铅气体的条件〔高温度处理〕。
在一般采取的预防措施中，如进行波峰焊炉的清洁保养和清除锡渣等工作时使用口罩；在和含铅材料〔锡膏、焊条等〕有直接接触后确保饮食前有很好的清洗；工厂禁止在有含铅物的环境中进食等等，铅中毒的可能性是非常微小的，电子制造工业界中，铅毒的问题虽然已被意识到，但是并未十分受到重视。
然而，为什么我们在电子业中还致力于开发无铅锡焊接技术呢？主要的考虑点来自于人们最担忧电子产品废件的处理。
担忧如果电子废品没有得到适当的处理，比方把含铅的电路板〔焊点中带大量的铅〕废弃在自然环境中，这些铅遇雨后变成易溶于水的形态，将慢慢地污染地下水，特别是遇到含有硫酸和硝酸的酸性雨的情况下，更会促进铅的溶解〔见表1〕。
表1铅污染机理和对水的溶解性对以地下水为饮用水源的人们，如果所饮用的水中铅含量过高，随着时间的延长，铅在体内积累过多，便会引起铅中毒。
也就是铅被人体消化器官、呼吸器官摄取后，铅与人体内蛋白质进行结合抑制人体内蛋白质的正常合成功能。
侵害人体中枢神经，造成神经混乱、生殖功能障碍、贫血和高血压等疾病。
儿童更容易受铅的侵害，如果儿童血液中铅含量上升，对IQ 〔智能指数〕会产生有害的影响。
为此从98年初一些大电子厂如松下和新力等也以发展和开始在某些产品上采用无铅焊接的技术。
现我们公司使用的无铅锡料便是由松下公司研制的Sn 4 Cu 0.6〔Sn100C 〕型无铅锡，虽然目前在无铅锡的实用过程中还有一些困难，但推行无铅锡只是时间问题了。
2. 欧盟指令随着欧洲WEEE 法规要求在2006年前分阶段废止电子焊接中铅的使用，日本及其它相关国家在努力更早的到达相同的目标，无铅应用在全世界正在呈现迅速增长的势头。
无铅工艺技术
无铅工艺技术
无铅工艺技术，又称为无铅制程技术，是一种利用无铅焊料进行连接的电子制造工艺。
无铅工艺技术的应用已经成为电子制造业的趋势，因为它具有环保、可靠性高和成本低等优点。
首先，无铅工艺技术相对于传统的有铅工艺技术更环保。
有铅焊料中的铅含量较高，使用有铅焊料进行生产会导致污染环境。
而无铅焊料中不含铅或者只含微量铅，因此使用无铅焊料可以减少对环境的污染，并符合全球环保要求。
其次，无铅工艺技术可以提供更高的可靠性。
铅在高温环境下容易发生氧化，导致焊点与焊盘之间的连接失效。
而无铅焊料不易发生氧化，因此可以在高温环境下保持良好的连接效果，提高产品的可靠性。
再次，无铅工艺技术相对于有铅工艺技术来说成本更低。
虽然无铅焊料的成本相对较高，但是无铅工艺技术可以实现自动化生产，提高生产效率，减少人工成本。
另外，由于无铅焊料的可靠性高，可以减少产品的修理和退货率，降低了售后服务的成本。
在无铅工艺技术的应用过程中，需要注意以下几个问题。
首先，无铅焊料的熔点较高，在焊接过程中需要控制好温度，以免损坏其他关键部件。
其次，无铅焊料的流动性较差，焊接过程中需要做好焊接头的设计，以确保焊料能够充分润湿焊盘和焊脚。
最后，无铅工艺技术需要与其他工艺技术相结合，如表面贴装技术和可靠性测试技术等，以确保产品的质量。
总的来说，无铅工艺技术是电子制造业的发展趋势，其环保、可靠性高和成本低等优点使其越来越受到关注和采用。
在应用无铅工艺技术的过程中，需要注意相关问题，以确保产品质量。
未来，随着技术的不断发展，无铅工艺技术将更加完善和成熟，为电子制造业带来更多的便利和机遇。
42 无铅制程
2.無鉛趨勢及推動方案 無鉛趨勢及推動方案
無鉛法規
較廣為人知
Japan(日本) – ST 96 (Pb<90PPM/Cd<75PPM) America (美國)– ASTM 963 – 96 (Pb<90PPM/Cd<75PPM) Europe(歐洲) - EN71 Part 3 (Pb<90PPM/Cd<75PPM)
Sn-(3.5~4.0)Ag-(0.5~0.7)Cu
熔點( 熔點 oC)
188 187~196 215~217 216~220 214~217
Sn-(2.5~2.8)Ag-0.5Cu-1Bi
目前主流合金成份
Sn/Cu Sn/Ag Sn/Ag/Cu
Sn/Ag3/Cu0.5 (Dyfenco HQ E9650) Sn/Ag4.7/Cu1.7 (Ames Lab) Sn/Ag3.9/0.6 (NEMI)
已進行無鉛製程廠家
年起， 从2005年起，有交易的所有客户推广无铅制程； 年起 有交易的所有客户推广无铅制程； Sony在2006年2月1号之后全部采用无铅制程； 在 号之后全部采用无铅制程； 年 月 号之后全部采用无铅制程
無鉛禁用物質標准
NO. 項目 1 2 3 4 5 塑膠 鐵及鋼材 鋁及其合金 銅及其合金 焊錫、電子零件、 焊錫、電子零件、 電鍍、 電鍍、PCB等 等 鉛含量 <90PPM <3500PPM EPA3050 B <40000PPM <1000PPM <4000PPM 測試方法
無鉛製程管控要求
无铅制程知识讲座
无铅制程知识讲座尊敬的各位听众，大家好！今天我将为大家带来一场关于无铅制程的知识讲座。
无铅制程是现代电子制造过程中的一项重要技术，它不仅可以提高产品的品质，还能有效降低对环境的污染。
让我们一起来了解一下吧。
首先，让我们明确一下什么是无铅制程。
无铅制程是一种使用无铅焊料及处理方法的电子制造技术。
相对于传统的铅焊接技术，无铅制程具有更高的可靠性、更低的环境污染风险和更长的使用寿命。
在无铅制程中，我们使用的是一种称为无铅焊料的材料，它可以替代传统的含铅焊料，从而降低对环境和人体健康的潜在危害。
无铅制程的实施主要分为两个方面：一是无铅焊料的使用，二是无铅加工工艺的应用。
无铅焊料主要由锡、银、铜等元素组成，不含有害的铅成分。
在无铅制程中，焊接工艺的温度和时间需要进行严格的控制和调整，以确保焊接质量的稳定和可靠。
无铅制程带来的好处不仅仅是环境友好，还有一系列的技术优势。
首先，无铅制程可以提高产品的可靠性和稳定性。
铅焊接会加速器件的老化和腐蚀，而无铅焊接可以减少这种现象，延长产品的寿命。
其次，无铅制程还可以提高焊接质量和一致性。
无铅焊料的粘附性较强，能更好地与焊接表面结合，从而减少焊接缺陷和虚焊的风险。
此外，无铅制程还可以降低生产过程中的能源消耗和生产成本，提高企业的竞争力。
然而，我们也要认识到无铅制程带来的一些挑战与问题。
首先，无铅焊料相对成本较高，这增加了生产成本。
其次，无铅终端的使用寿命相对较短，需要维修和更新的频率更高。
最后，无铅制程在实施过程中还需要员工接受培训和技术支持，以确保焊接工艺的准确性和稳定性。
总之，无铅制程是一种环保、可靠的电子制造技术，对于提高产品品质和保护环境具有重要意义。
虽然无铅制程也面临一些挑战和问题，但通过技术改进和不断创新，我们相信无铅制程将会成为未来电子制造业发展的主流趋势。
谢谢大家！(此为人工智能文章生成，仅供参考。
)无铅制程作为一种环保、可靠的电子制造技术，具有广泛的应用前景和深远的影响。
无铅焊料与无铅工艺制程
无铅焊料与无铅工艺制程随着社会的进步，人们的环境意识逐渐加强。
保护环境，减少工业污染，已越来越受到人们的关注。
众所周知铅是有毒的金属，将会对人体和周围环境造成相当巨大的影响。
为了消除铅污染，采用无铅焊锡已势在必行。
国际上电子等工业部门限制或禁止使用铅的呼声日渐高涨。
因此，开发避免污染、能替代传统合金的绿色焊料以及实施无铅工艺制程已成为电子工业所面临的重要课题之一。
一些发达国家的科研机构正开展相关研究，寻找解决生产污染问题的方法和途径，使电子装配生产向绿色环保方向发展，其中寻找实用的无铅焊锡和实施无铅工艺就是其中关键课题。
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心不仅一直关注无铅焊料的研究状况，而且致力于研究改进无铅工艺，经过大量实验，总结了实施无铅工艺遇到的技术问题及其解决办法，并且建立了一套可靠性评价方案。
随着研究的进一步深入以及考虑到环保的要求，深圳邦讯人才信息咨询服务有限公司与中国赛宝实验室可靠性研究分析中心联合举办《无铅焊料与无铅工艺制程》培训讲座，以有力数据说明无铅焊料的研究状况，总结大量资料分类介绍和推荐了实用的无铅焊料，最后以案例分析了实施无铅工艺的相关技术问题和解决方法，借此希望能跟业界精英共同研讨，推动实施无铅化进程在电子电气行业发展。
授课专家：罗道军电子五所高级工程师，现在五所可靠性物理国家重点实验室从事电子元器件以及材料的可靠性技术研究、检测以及失效分析工作，同时负责主持国家95计划中的一项五年的元器件可靠性评价技术的研究课题，在电子组装工艺与焊接技术方面具有丰富的经验，尤其擅长电子辅料质量与工艺过程控制过程相关问题的解决，在解决电子焊接工艺质量问题方面在珠三角业界享有很高声誉。
培训内容：第一部分：我们必须重视铅对人类的危害，许多国家和组织早已开展控制铅的使用进程。
许多人预测，是否立法无关重要，市场需求就足以推动无铅电子组装。
因而积极开发无铅焊料受到了许多组织和企业的关注。
为什么要无铅？无铅的原因铅在各种产品中的使用量控制铅的使用－日本北美市场竞争分析无铅焊料研究状况积极开发无铅焊料的学术组织NCMS“Lead-free Solder”计划的成员积极开发无铅焊料的企业组织其它研究计划基本共识替代元素/焊料的基本要求替代元素的价格替代元素的供需情况合金成本情况关于熔点关于金属学组织NCMS“Lead-free Solder”计划研究结果概述第二部分：我们认识到无铅焊料应在其物理性能、钎焊工艺性能、接头的力学性能等与Sn-Pb焊料接近，而且成本不能过高。
无铅制程特别详解
于前工序涂焊剂
RA (MIL) B (JIS) RMA (MIL) A (JIS)
0.5～1 0.1～0.5
1 X 1010 1 X 1011
特 征 濡湿性佳, 但如果不洗涤, 后来有腐 蚀的可能性 濡湿性稍差, 但焊接后不用洗涤
１３
焊接的机制(4)
现行的Sn37Pb共晶焊料是什么
Sn-Pb２元共晶, 特长为 1. 熔点低, 接合作业容易。 2. 机械的, 电的性质好 3. 濡湿性好。接合界面稳定。 4. 容易修理。
４
为什么要无铅焊料
含铅焊料的有害性
焊料所含的铅虽为全使用量的1%弱(3万／5百万吨), 而有广泛扩散的可能性, 难于完全回收。由于环境污染, 忧虑铅中毒等对人体的影响。
废弃印刷基板
酸性雨
粉碎, 填拓 土壤
废弃物
溶出铅
被铅污染的地下水
对人体的影响 对生态系的影响
日本国内外的动向
■ 向高循环化社会移行。通过废弃物处理法, 水质污浊防止法强化规制 ■ 欧洲正在审议包括禁止使用电子机器中的铅的法案(提议提前到2006年) ■ 松下电器比世界早一步发表于2002年度全商品导入。同业其他公司急起直追。
・浸流焊料喷射嘴
(生产技术本部环境生产技术研究所)
・浸流焊料厚度测量传感器
(生产技术本部环境生产技术研究所)
・不纯物检查装置
(生产技术本部环境生产技术研究所、 Malcom公司)
・焊料再循环装置
(使用芝麻进行氧化物分离) (AVC公司／千住金属)
・软光束
(局部焊接) (产业机械FA系统)
・推拉试验装置 ・重复弯曲试验装置
专任技术活动, 技术学校 ７
计划的活动方针和目标
无铅制程的实施方案
电子产品组装中无铅制程的实施方案主要内容：1 电子产品转入无铅制程的时代迫切性2 无铅化电子组装的概念3 无铅焊料的定义4 无铅焊料及其供应元器件的选择5 无铅制程的特点与难点6 各种焊接工艺无铅制程的指导性原则7 无铅制程的导入方案8 亿铖达的专业精神如何帮助您顺利导入无铅制程一、电子产品转入无铅制程的时代迫切性1991年美国参议院提出Reid法案，要求将电子工业用焊料中铅含量控制在0.1%以下，虽然该法案当时遭到了美国工业界的强烈反对而中途夭折，但却引发了世界范围内对无铅化电子组装技术的研发热潮。
同时许多国家和地区的政府也开始关注电子产品生产过程中的环保问题，无铅化电子组装也慢慢演变成一个行业政策的问题。
2003年是无铅化电子组装发展进程中的一个里程碑。
该年2月13日，欧盟正式公布了WEEE和RoHS指令，明确规定自2006年7月1日起，所有进入欧洲市场的电力电子产品必须不含有6种有毒有害物质，其中铅排在第一位。
作为第一个强制要求无铅化的政府官方文件，这两个指令的正式出台对世界范围内的电子工业产生了巨大影响。
仅以中国为例，中国现在每年向欧盟出口电子产品可创汇约2000亿美元，如果不能突破无铅化电子组装这一绿色技术壁垒，其损失是显而易见的。
因此，中国信息产业部在欧盟指令出台后不久，即2003年3月，已经开始拟定《电子信息产品污染防治管理办法》，其核心内容是自2006年7月1日起，投放于中国市场的国家重点监管目录内的电力电子产品也必须不含有6种有毒有害物质，同样铅也是排在第一位。
据我们了解，这一《管理办法》最晚于2005年正式出台。
另一方面，绝大多数国际知名的电子公司都已经把自己的产品完全实现无铅化的日程表锁定在2005年。
当然，他们也必然会要求其OEM厂家及相关供应商要保持同步。
由上述阐述可见，电子产品转入无铅制程的迫切性是这个时代的要求，只有下大力气尽快尽可能好地完成这一转变，才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。
JT无铅制程
有关SMT无铅制程的工艺一﹑SMT有铅制程所采用的焊锡膏，其成分主要是锡（63%）﹑铅（37%），标准熔化温度为183℃，实际生产温度控制在210～260℃，如果PCB表面温度高于260℃，将使SMT贴装元件受高温损坏的可能性大大增加。
二﹑SMT无铅制程所采用的焊锡膏，其成分主要是锡与其它很多金属的合金，目前国外几大著名供应商所提供的无铅锡膏，熔化温度为220℃左右。
三﹑有铅制程向无铅制程转化中的问题：1﹑SMT有铅制程标准温度曲线，如图1：0 (S)图12﹑SMT 无铅制程温度曲线：(如果沿用有铅制程将会遇到下列问题)图2从图2可以看到，如果只通过升高温度，是不能完成SMT 无铅制程。
否则，SMT 元件在焊接时，损坏率会非常高。
四﹑解决方法：1﹑熔锡之前的助焊剂预热温度及时间基本不变。
2﹑使用2个以上的回流焊机加热区作为焊接区。
3﹑焊接区中的第一个加热区用来急速升温，使PCB 的表面温度达到无铅锡的熔化温度以上10～20℃，焊接区中的第二个加热区用来保持前一区的熔锡温度，同时增加熔锡时间。
从温度曲线来看，在焊接区产生了一个温度平台。
（注：在熔锡温度超过锡膏熔化温度不多时，锡膏熔化需要更多的时间。
比如：用5℃的水熔化同样大小的冰块，将比用10℃的水需要更多的时间。
）(S):220℃4﹑无铅制程温度曲线，如图3：图3五﹑相关设备：在可以承受高温的SMT 元件被生产出来之前，现在的欧﹑美﹑日的企业一般都要求按上述工艺生产，特别是日系企业的需求尤为强烈，因为日本国内在2002年将强制执行电子产品生产的无铅制程。
因此，无铅制程不久也将成为国内的主要生产工艺。
JT 公司是国内最先进行SMT 无铅制程研究的设备制造厂家，在2000年的深圳NEPCON 中，首家唯一推出适用于SMT 无铅制程的热风回流焊机及波峰焊机。
JT 公司的S 系列热风回流焊机，是专门针对SMT 无铅制程而研发，其性能详见JT 公司资料。
54.无铅制程介绍 (NXPowerLite)
50~100℃
90~110℃
85~125℃
110~150℃
250＋/-5℃
265+/-10℃
2~4Sec
3~5Sec
140℃
180℃
無鉛波峰焊Profile
浸錫時間：3~5s 測溫線峰值： 265±10 ℃
預熱段板面溫度：110~150 ℃ 升溫時間：90~120S 升溫斜率<2℃/Sec
板面過錫波溫度峰值：180 ℃ 降溫斜率：4 ℃/Sec
Sn(錫) 96.5% Ag(銀) 3% Cu(銅) 0.5%
2.3 Flux選擇
低固態含量 (＜4.0)： 1. 會經常產生錫橋和濺錫； 2. 焊接性和濕潤性不佳。
中固態含量 (4.0~~10.0)： 1.良好的焊接性和濕潤性； 2.助焊劑殘留
高固態含量(＞10.0)： 1. 最好的焊接性和濕潤性； 2. 助焊劑殘留； 3. 高固態含量會導致噴嘴堵塞。
迴流焊Profile
升溫斜率 < 3℃/Sec
峰值：230~250
降溫斜率< 3℃/Sec
預熱
Soak temp 145~175 ℃ 60~90Sec
Melting temp Above 217℃ 40~90Sec
無鉛制程實際Profile
2.8 波峰焊
在高錫含量的狀態下使用六個月后的不銹鋼錫槽 我們的無鉛制程中使用的焊錫合金是SnAgCu。高錫含 量的焊錫會導致不銹鋼 (SUS#304) 錫槽的腐蝕。
迴流焊－有鉛無鉛制程差异比較
有鉛迴流焊制程
無鉛迴流焊制程
升溫斜率 降溫斜率 峰值
2℃/Sec 2℃/Sec 205~225℃
3℃/Sec 3℃/Sec 230~250℃
无铅制程教育训练
Cadmium 镉及其化合物 Lead 铅及其化合物 Mercury 汞及其化合物 Hexavalent Chromium PBB聚溴联苯 PBDE溴联苯醚
欧盟
100 1,000 1,000 1,000 1,000
Dell
50 100 5 100 5
IBM
10 1,000 1,000 1,000 1,000
无铅制程的相关要求
锡须：纯锡表面容易受到自然晶体增长的攻 击。锡须可以在焊锡几年之后开始增长, 锡须增长取决于温度与湿度，其形成的 条件在50℃以上，相对湿度50%。为了 避免锡须，在焊接工艺中引入的温度应 该尽可能低，这也是采用直线升温 回流曲线的另一个理由。还有，锡的含 量是很重要的；锡纯度水平越高，形成 锡须的机会就越大。
推行无铅制程的紧迫性
日本制造商早在2001年开始就对“无铅制 造”采取方针，根据计划，日本制造商将从 2003年到2005年全面实现在电子整机和相关组 装件中实现无铅的目标。 欧洲电子电气设备指导法令（WEEE Directive)规定:成员国将在2005年8月13日后， 使投放于市场的电子或电气器具的生产者在器 具上印有清楚标志 。
6.电气和电子工具 ：旋盘、研磨盘、割草机、手工
具等 7.玩具、休闲和运动设备 ：电动车、电视游乐器等 8.医用设备 ：呼吸器、X光机、核能设备等 9.监视和控制装置 ：侦烟器、家用或工场之仪校设 备等 10.自动分配机 ：自动取款机 、冷热瓶或者罐头自 动售货机等
国际知名企业及组织的管制指标-WEEE
无铅制程的相关要求
元件：有害物质含量符合RoHS之规定，而且 元件焊接引脚镀层也要无铅。应RoHS 指令，可采用材料取代的方式，以不受 限制的材料来取代指令中禁用的材质。 由于无铅焊料比Sn63/Pb37的熔点焊料 高，所以要求元件必须耐高温。 PCB：要求PCB板的基础材料耐更高温，焊接 后不变形，表面镀覆的无铅合金材料与 组装焊接用无铅焊料兼容，而且要考虑 低成本。
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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、 焊點強度。 2.鉍（Bi）： 降低熔點溫度， 改潤濕性。 3.銅（Cu）：改善焊點強度。 4.鋅（Zn）：低熔點，低成 本。
替代合金之特性
Ag
熔點溫度 : 961℃
增加焊點強度 改善銲錫性
降低熔點溫度
Bi
熔點溫度 : 271℃
Sn/Ag 221 OK 7.4 100 poor û z ¸ ® OK ª °
Sn-Ag-Cu 218-219 bad 7.39 101 OK û ª ¸ ° OK ª °
Sn 216-217 poor 7.4 95 Good ® z bad ª °
Sn-Cu 227 bad 7.3 113 poor û z ¸ ® OK û ª ¸ °
3.助焊劑考量:
無鉛焊接較原有製程,焊錫性及合金毛細效 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 淨度及頂針測試 之誤判率. b.改變活化劑種類:須考濾化學可靠度. c.改變活化反應機构:活化劑在水中的活性要比 在有機溶 劑中好,同時用水可達到提高安全性與 健康環保的目的,但缺點是揮發所需之較高預熱會 造成活化劑因耐熱問題而損失部份活性,也存在因 水份揮發不完全而造成錫噴濺.
5.可靠度評估:
試產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: Solder ability Test及Reliability
Test.
三.無鉛焊錫製程管制 1.製程:
a. SOP均標以無鉛焊錫標識如圖.
d. 錫爐用醒目牌標識,錫爐必須由取得無鉛焊錫專技的ME 技術員操作.任何其他人不得操作.
Sony NEC Hitachi
合金資料彙整
Sn-Pb Sn-3.5Ag-0.5Cu Sn-0.7(Cu+Ni) Sn-0.7Cu X ÷t C ¥ § ¥ 217~219 227~229 227~229 ² I ¢ ¹ Â (J ) 183.3 Yes Yes Yes Yes @ ¸ ¥ ´ 52MPs 33MPs 30MPs Ô i j 44MPs ¦ ¨ 25% 27% 48% 52% µ ù v ¦ ¥ ² ì k Ê » ² ¦ u ¿ | i ¦ ¤ Î t « k I é ÷ ² Â ª Â u ¿ | i ¦ ¤ | i ¦ ¤ ¦ ¤ | i k I j ² Â ¨ Î u ¿ u ¿ u ¿ Ag Limited ¦ ú o Ê u ¿ Î Î 5.83$/Kg 12.97$/Kg 8.62$/Kg 8.62$/Kg º ¥ ¤ No No Yes No M Q ª é OK OK OK OK ^ © Ê ¥ ¥ ¦
二.無鉛焊錫導入波焊製程的建議:
1.合金的選擇:要使無鉛合能夠實用化,就必須先確定 其物質性能,檢 討的項目為:成本,熔解溫度,bulk拉力,延 伸性,壽命,濕潤時間,應力, 擴散力,組識變化,接合剪斷,剝 離強度,導線焊接的creep強度等,目前為止,業界(日本為 主)所選用之合金為下列組合. Sn99.3/Cu0.7
日本電子工業振興協會之研究
＊波焊建議使用合金： SnAgCu、SnCu ＊研究結論： 容易產生“焊點剝離”之現 象發生，尤其在焊接時含 Bi的條件下極易發生。
業界已使用之合金
s y º ³ Ó Nokia Nortel Keyence Omron Panasonic Ï Î X ÷ ¤ ¥ § Sn-Ag-Bi Sn-Cu Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Bi-In Sn-Ag-Cu Sn-Cu Sn-Cu-Ni Sn-Ag-Cu Sn-Zn-Bi Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Bi £ ~ ² ¨ GSM Telephone Sensor Sensor MD player PD drive Cassette Tape, Video Player TV VCR Notebook Computer Notebook Computer Refrigerator, Air Condition, TV, VCR, PC
Hitachi
NEC Toshiba Fujitsu
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無鉛合金資料收集及研究
替代合金之選擇要項
＊金屬特性--機械性可靠度越高越好 ＊熔 點--最好為共晶且越低越好 ＊潤 焊 性--擴錫性及焊接之爬錫性性 越佳越好 ＊毒 性--以無毒性且不易產生公害 為佳 ＊成 本--取得容易且越低越好
Sn
熔點溫度 : 231℃
防止溶蝕效應
Cu
熔點溫度 : 1083℃
降低熔點溫度
Zn
熔點溫度 : 420℃
各研究組織之合金推薦
Ïë Õ´ ²Â ¿ËX÷  ¥ § ¿¤ ³Î NEMI SnAgCu û ©ê jk ² û ê a q l s y ó | © ê « ¸ º ³ IDEALS SnAgCu jk ² ]pÍ¡ê¼ÎsyôÒqló| ³ ª ¤ © µ º ³ ¿ ¸ ¸ Úw »© ITRI SnAgCu ² ¡ § ² ¡ ² jkBikBâk ê Ú û ÷Ä ã s Ç | º ¾ § Ý © ½ JEIDA SnAgCu ² ¡ § ² ¡ ² jkBikBâk ¤ éº SnCu éºqlu~¶³ó| ¤ ¸ « ¾ §² ik
紫外光
鉛溶解
地下水污染
法令規範 歐洲無鉛法令現況
＊目前歐洲僅由歐盟(European Union) 要求於2008年1月開始，所有輸入歐洲 之各項產品都需達到完全無鉛的要求。
Pb
European
業界之對應時間
＊目前以日本電子業要求最快
¼q ¤ Panasonic Sony p ¹ ] é q Î þ æ L ] s { ª ¸ ¸ ´ ¶ ¤ ª õ ¥ µ ¸ º µ @ © ×Ð ¤» 2003¥ » ¸¥oé ~Tè 2001¥ þ æ w é º ¤ ª õ ¥ ¢ ¤ ~Tè 2002¥ }lL]s{wû~ ¶¦µ¸ºµ¢«¤ ~Tè 2000¥ é ~ Î q ´ Ö 97¥ Ï ¤ ¶ 1/2 ~Tè 2002¥ ~ a £ ~ W þ æ ¦ « ² ¨ ¤ ª õ ¥ ~Tè ó Hitachi¶ Î ¤ » (« ¤ ² ¨ ¤ ) 2004¥ ¦ ¸ ¸ þ o é £ û ~ £ ~ ~ ~Tè 2003~ éÖ ~ÏÎq ´ 97¥ ¤ ¶ 1/2 ¥ 2002¥ ¸ » é ¥ o ~QGè 2000~ ¸ » é w æ Ê q Ü ¥ o ¢ ¥ ¸ · ¥ 2001¥ ¨ éÖ×eÏÎq ´ ¤ ¨ ¤ ¶ 1/2 ~QGèá 2002¥ ¨ þ ¿ Î ¤ª³¤ ~QGèá wÉJL]s{£~ ½ µ ¸ º µ ² ¨ g A ú Ð ÷¡ ¤ ¹ ½ B VTRB PD¡ ¤ Å ª Å ¡ BßéµT ¹×áv ¨ Ä » VTRB TV¡ ¹ ¹ ½ ¡ BgAÏÐ÷ 8Í ¥ Ä » ½ B µ O ¨ ¸ · ¡ © ¥ ù Ì á v ÷¡ © q £ B ~ ç ÷¡ p â ÷ ½Bª¹½ I s ¸ B © q £ ¦¤½¡µO¨¸·
兩預熱段之間及預熱二段與錫槽之間空隙均用不銹鋼板 蓋住,以避免PCB在經過此處時溫度發生陡降造成較大的 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.
b.錫爐結構
因無鉛合金上錫速度及角度較差,現有錫爐結 構需做修改,較強的涌出式錫波能提供較大之上錫 力量以補強無鉛焊錫潤濕力,但這樣錫波不穩,容易 造成溢錫. 錫爐 產品出口 錫爐需求
Lead-free paste Surface, slightly grainy 無鉛材料:表面多粒狀.
Conventional paste Surface, shiny & smooth 傳統材料:表明光滑閃亮.
¦X ª ÷ ÄI J ¿ ¢ Lifting k I i a × ² Â¥ ¾« Cycling ¦¨ ¥ »
Sn-Pb 183 Excellent 8.4 100 Excellent ò ° ·Ç OK ò ° ·Ç
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保護之裸銅板及化銀板和 化鎳金 板(Immersion Ni-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 定性好;化鎳金板焊接性較好,穩定性較化銀板差,且價格高. 所以化銀板應為未來無鉛焊錫重要候選,但現階段OSP板為 首選.
無
鉛
銲
錫
製 程
簡 介
導入無鉛製程之理由
環境的危害 人體健康的 影響 導入無鉛 之需求
全球環境保 護或工業團 體之要求
法令規範
環境的危害
臭氧層 O3 平流層 對流層N2, O2 臭氧分解
O2
氯分解 光化學氧化 四氯化碳 揮發有機化合物 溫室效應 (CO2) 戴奧辛污染 ClO 酸雨 汽車廢氣(NO2) 溫室效應 (CO2) PCB 鉛中毒 森林、湖泊及土壤污染
4.設備考量: a.預熱系統:無鉛焊錫錫溫較高(260℃ ~270℃ ),為避 免較高的熱沖擊,需要有均勻有較的預熱.最理想的預熱 是強製熱風循環.
其優點包括:
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. 針對水基之助焊劑,可加速水份之揮發而不需提高預 熱溫度. 直接之熱量傳遞確保所有待焊元件在有限預熱時間 內達到足夠熱 量卻不會過熱而損傷零件或效能. 此次實驗為節約成本, 我們利用原錫爐做些許修改:
e. 各站別用固定,非無鉛焊錫產品禁止使用,同時烙鐵, 烙鐵架,錫絲, 吸錫槍等修護工具均用無鉛標識.