无铅制程导入

BGA , CSP.…等相关零件所用的ball(除了特殊IC外) 建议采用合金为: Sn - (3~4)Ag – (0.5~1)Cu
主动与被动元件
2. 零件的耐温性: 由于无铅的建议温度中,Peak Temp（峰值温度）为240± 10℃,因此建议所有的 SMT零件其耐温性要求必须达到260℃以上
250
F~G
220 200
oC
C oC
150
B oC A: 预热区加热斜率: B~ C : 浸润区温度: D: 回流区加热斜率: E: 冷却区降温斜率: F~G : 峰值温度: T1: 预热时间: T2 : 浸润时间: T3 : 大于 220 oC的时间 :
Sec.
100
T1
50
T2
T3
pre-heat
DIP制程
REWORK制程
焊接材料
以下是建议使用的无铅合金材料：锡银(221℃)，锡铜(227℃)，锡银铜与锡银铜镍锗(217~219℃)
美国NEMI Sn-3.9Ag-0.6Cu
日本JEIDA Sn-3.0Ag-0.5Cu
欧盟 Sn-3.8Ag-0.7Cu
BGA Sphere Sn-Ag Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu-Ni-Ge Solder Wire Sn-Cu Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu-Ni-Ge
Chip, Through-hole Components, Connectors…等相关零件 建议采用合金为: Matte Sn (雾锡), Sn-Bi
QPF, TSOP, Connectors, Through-hole post.…等相关零件 建议采用合金为: Matte Sn (雾锡), Ni / Au , Ni / Pd / Au
预热区
50
Soaking
浸润区
100 150
Reflow Cooling
回流区
200
冷却区
250
1.5~3.0 oC/sec 155~185 oC 1.2~2.3 oC/sec 1.7~2.2 oC/sec 230~250 oC 50~80 sec 60~120 sec 40~70 sec
焊接设备
SMT制程 回焊炉的加热区域建议至少要8区以上，若低于8区将可能 影响产能。是否添加氮气，可与焊接材料厂商询问并进行 氮气与非氮气下的可靠度比较。冷却区的降温速率必须提 高，以确保合金固化后的强度。 波焊炉的选择原则上是无法使用原先的炉子，因为无铅焊 锡的熔点较高，锡铜成分熔点227℃,建议作业温度275± 5℃； 锡银铜成分熔点217℃,作业温度275± 5℃，因此为了提高 热补偿的速度，加热器的功率势必要提高,另外由于无铅 焊锡本身对不锈钢会有侵蚀的作用,因此炉壁本身建议改用 镀钛合金成分。 无铅焊台(烙铁头)的选择，同样为了提高热补偿的速度， 原先使用的30W或者40W的焊台，都必须提高至少到 80W以上，这样在350~380℃才能够无铅锡丝迅速溶融。
焊点裂痕 切片
无铅制程导入
导入无铅制程的基本要素流程图
要导入无铅制程主要分成六大类：PCB、零件、焊接设备、焊接材料、制程变更、可 靠度测试，以下將就这六大项目分別说明该如何完成初步的导入无铅制程的基本要素。 另外该如何确保所使用的材料是符合国际规范的无铅化要求也是另一个重点。
PCB基板
主动元件 被动元件
焊接设备
x
x
O
制程变更
2. DIP制程:
(1). 治具 由于无铅焊锡本身的流动性比含有铅焊锡要差，若要增加流动性势必要提高温度，但 是又因为要考虑到零件的耐温性,很难两全其美，若开启涌波，又很容易形成短路，因 此治具的设计的时候要尽可能与焊接脚离的越开越好！（如下图蓝点较为适当） (2). Profile与锡炉设定条件 Profile设定原則上依照flux供应商建议即可!由于锡银铜合金特性,dip焊点经过焊接 冷却之后很容易形成自然性(非外力破坏型)的焊点裂痕,即使于出口裝设冷风设备 使其急速冷却,也很难完全避免 焊点裂痕 治 具 治具
无铅制程Leabharlann Baidu
焊接材料
制程变更
可靠度测试
PCB基板
目前市场上可供无铅制程使用的PCB基板焊垫(PAD)的材质大约可分为六种 其中由于化锡板与锡银铜喷锡板的制程尚未成熟,在此先不进行说明： (a). OSP裸铜板 (c). 化金板 (e). 化锡板 (b). 镀金板 (d). 化银板 (f).锡银铜喷锡板
附注说明: 化金板有”Black Pad”问题 OSP板须注意二次回焊的可焊性
1. 成本:
2. 焊锡性: 3. 可靠度:
(a) < (c) < (d) < (b)
(b) > (c) & (d) > (a) (b) > (a) > (d) > (c)
主动与被动元件
不管是何种元件，一旦导入无铅化，过程都必须深入了解到以下几个问题？ 1. 零件镀层合金组成: (Pb 必须小于100ppm, Cd必须小于5ppm)
Solder Paste Sn-Ag Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu-Ni-Ge Liquid Flux 无铅专用助焊劑
Solder Bar Sn-Cu Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu-Ni-Ge Paste Flux 无铅专用助焊膏
制程变更
1. SMT制程: (1). 钢网 由于无铅焊锡本身的表面张力比有铅焊锡要大，相对的扩散性会较差,因此钢网的开孔 大小建议至少1:1比例(尤其针对OSP板),另外防锡珠的开法也建议以下方图示为佳! (2). Profile设定 下图a1~a6使用50X以上显微镜观察,发生原因主要是合金特性与降温速度不够快造成 下图b1~b2使用50X以上显微镜观察,发生原因主要是使用含铅零件搭配无铅锡膏,虽然 发生的机率不高,但是仍建议尽量使用无铅锡膏搭配无铅零件