26.ROHS产品管理作业办法(二)

铅的替代元素 铅(参考值) 锑(Sb) 铋(Bi) 铜(Cu) 铟(In) 银(Ag) 锡 (Sn) 锌(Zn)
相对价格 1 2.2 7.1 2.5 194 212 6.4 1.3
Sn，Ag，Cu 系统的合金具有相当好的物理和机械性能，是 无铅合金的主要选择。 为确保回焊，波峰焊，维修及重工之间的兼容性，在RoHS转 换阶段，我们选择SAC305合金为RoHS焊料的基础。 SAC305 即 96.5%Sn-3.0%Ag-0.5%Cu。 为什么选择SAC305? 生产经验 接近共晶温度(220℃) 行业认可 相对低毒性
高温下元器件不良
BGA BGA类锡球合金必须与所选择的锡膏兼容。 BGA 制造商一般选择锡银铜合金作为锡球。 原则上锡铅和无铅 BGA包装不可以混装在同一片板上 如果通过焊点可靠性测试与SAC锡膏兼容，也可以使用其它 合金成分 组件端子镀层 只允许使用无铅处理， 目前首选的镀层为Ni/Pd/Au (镍 /钯/金)，其次为Ni/Pd，粗锡镀层也可接受 喷锡是一种替代锡铅处理的引脚处理方式，但要考虑锡须的 影响。
(5) 导电性好 (6) 焊点外观好，便于检查 (7) 铅的资源丰富，成本低 选择用来取代铅的材料必须满足以下要求； 原料来源广泛 无毒性 易于使用 可循环再生的
替代铅的材料及其相对价格 一般来说，几乎所有的无铅 焊锡都比锡/铅共晶的润湿性能 (扩散性)差 综合考虑，目前还没有开发出能 与共晶锡铅相媲美的替代品
ROHS产品管理作业办 法(二)
目
录
一 RoHS制程概述 二 RoHS物料选择
一 RoHS制程概述
RoHS制程的导入 RoHS产品定义为符合RoHS要求的产品，RoHS制程即为生 产RoHS产品的制造过程。 对于PCA制程，主要的 RoHS 限制物质就是铅。所以铅 的替代以及制程中铅的控制是我们的重点。 成功实现RoHS制程需要全面的制程定义，合理的材料选 择，和持续，条理化的反馈检查和分析。
RoHS 导入五步法： 1 选择合适的焊料和设备
2 定义制程
3 开发健全制程 4 进行无铅制程生产 5 管控并完善制程
RoHS对制程影响概述 多数的现有制程不会有大的影响 组件/焊料成本增加 无铅焊接的污染问题会影响可靠性 更高的焊接温度 无铅焊料较差的润湿性 需要更加严格的物料检验和管控 需要专用性能更好的设备
RoHS制程的主要挑战 PCB与组件的兼容性问题 有关无铅标识，测试验证的工业标准还比较缺乏 无铅焊料的应用还不成熟 制程中会出现更多的不良诸如空洞，不上锡。 可靠性数据的应用与关联 昂贵物料的择 2.2 RoHS元器件的选择
2.3 RoHS PCB要求
2.1 无铅合金选择
锡铅焊锡的使用根源： 铅是自然界分布很广的元素，地壳中含量为0.0016％。 由于铅的独特性质--柔软性、延展性、低熔点和耐腐蚀，使 铅成为应用最广泛的金属之一。 在锡中加入铅可以获得锡和铅都不具备的优良特性： (1) 降低熔点，便于焊接 Sn(231.9℃) Pb(327.5 ℃) 共晶熔点183℃ (2) 改善机械性能，抗拉强度和剪切强度都增强 (3) 降低表面张力，有良好的流动性，润湿性好 (4) 抗氧化性增强，抗腐蚀性好
2.2 RoHS元器件的选择
元器件必须满足RoHS的要求，并且有确切的含量定义。 所选元器件要同RoHS制程兼容。 组件应该能够抵抗无铅制程所需的较高温度。一般无铅 组件需要耐受260度的无铅制程温度。 从组件供货商处确认所用的组件是否适用于特定的进程。 依据焊锡合金、设备选用、产品设计的不同，每一种板卡制 程要求的温度可能不一样。
項目 無鉛 PCB 材質 High FR4 Tg Td ≥ 170℃ ≥ 350℃ 有鉛 PCB Normal FR4 135 ±5℃ 320±5℃
高温下PCB不良
2.PCB表面处理 PCB表面处理必须是无铅的，要与所选择的RoHS合金兼容， 每种处理方式都有其优缺点。目前我们主要为OSP和Im-Ag。
项目 成本 處理工藝的複雜度 與Flux的兼容性 表面平整度 焊接強度 可測試性 要求制程條件 典型不良 HASL OSP Im-Ag Im-Sn ENIG 中 高 良好 差 好 易 低 錫球 低 低 中 好 好 難 中 少錫 中+ 中 良好 好 中 易 高 氧化 中中 良好 好 中易 高 錫須 高 高 良好 好 差 易 中 裂痕
所选择焊料表面处理的兼容性应该经过焊点可靠性测试得评 估。
Au
Pd
锡球
鍍層 Ni
SAC
Cu
Sn
Cu
2.3 RoHS PCB要求
1.PCB材质 PCB符合RoHS要求，包括PCB材质，油墨，镀层。 PCB能够经受无铅高温制程。 适用于有铅制程的PCB用于无铅制程时会产生可靠性问题。 变形，PAD脱落，孔环脱落，裂缝等。
易于使用 广泛应用于亚洲电子行业 有效控制成本(比其它SAC 材料成本低) 与重工，波峰焊，回焊等兼容性好 无铅焊料特点(SAC305)： 熔点高， 183 ℃ vs 217 ℃ 表面张力大，流动性差，润湿性差 延展性有所下降 拉伸强度和耐疲劳性强比Sn/Pb优越 对助焊剂的热稳定性要求更高 高温下对Fe有很强的溶解性