无铅化表面贴装工艺

PWI的确定方法
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无铅化表面贴装工艺
工艺优化
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工艺参数的优化
图示一个稳定工艺的参数表现正态分布图 KIC Navigator™ 软件协助将工艺参数定为在工艺窗
口的中央部位, 使您的工艺得到优化。
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❖ 物流管理
• 过渡期的混合物料管理 • MSD防潮管理 • 物料纪录、跟踪
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无铅技术对SMT组装业的影响
❖ 波峰焊接工艺
• 无铅有明显的影响 • 合金和焊剂的选择是关键 • 预热设置是工艺关键之一 • 可能需要氮气环境 • 锡槽污染是个重要问题 • 锡槽等材料可能需要更换
参数设定
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Solder Paste
主要参数
u 最高升温速度 u 预热 / 恒温时间 u 焊接时间 u 峰值温度 u 无铅关键 – 温差
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Sn63Pb37
焊接参数（含预热曲线）
Sn96.5Ag0.5Cu
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Sn63Pb37
• 保养工作
• 环境温度
• 操作失误
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Building the Virtual Profile
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对每块
PCBA 进行实 时测试 和计算
计算模拟曲线
全过程自 动记录
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(please note this is an artists ren无di铅tio化n, 表no面t f贴ac装tua工lly艺exact)
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参数设定，参数测量，参数调制优化
“当您能够测量某个特性，并将它量化，您才算 了解它，但如果无法测量和量化它，您对它的 了解是......不足的。” - Lord Kelvin
“如果您能够测量它，您就能改善它” - GE Quality Approach
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优化工艺的好处
通过KIC软件的工艺优化，您能有...
• 最中的参数设置允许较大的系统偏移 • 最高的产量效率 • 最短的换线转产时间
• 最低的返修成本
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工艺管制
• 连续监控 • 预警系统 • 零缺陷工具 • 质量跟踪 • 数据管理自动化 – SPC, Cpk, PWI
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工艺质量跟踪
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总结
• 无铅技术使焊接工艺的窗口缩小 • 以往的‘法典’不再保险 • 成功的无铅生产需要精确和优化的工艺
设置、调制和管制 • 良好的工具是个重要的成功因素
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3rew
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有效使用SPC的条件
• 数据采集必须是实时性，以确保快速的反应；
• 数据必须具备代表性。完整的数据最为理想， 新技术能做到这一点；
• 需要大量数据；
• 方便使用，可操作性必须强；
• 必须能够提供便于做出决策的信息，及时提 供给适当的负责人
1。测量曲线 • 曲线图 • 曲线参数值
2。测量对规范的‘符合’程度
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测量对规范的‘符合’程度
PWI - Process Window Index
LSL
USL
Center of Range
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100%
0%
100%
无铅化表面贴装工艺
• 冷焊 • 焊剂焦化 • 器件/PCB热损坏 • 分层
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无铅对焊接工艺的影响
• 工艺较难 • 旧时的参考和‘试’的做法不适用 • 生产部必须小心和更好的处理
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缩小的无铅工艺窗口 需要
改良的工艺设置和管制
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工艺的设置
参数设定，参数测量，参数调制优化
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2020/11/16
无铅化表面贴装工艺
讲座内容
• 无铅对工艺技术的影响概述 • 焊接工艺的挑战 • 无铅焊接需要新的做法 • 工艺设置和优化 • 工艺管制和质量跟踪
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无铅技术对SMT组装业的影响
❖ 印刷和注射工艺 • 些微影响
• 冷焊 • 虚焊 • 器件过热损坏 • 分层 • PCB过热 • 气孔
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回流工艺故障成因
▪ 最大升温速度
• 立碑 • 焊球 / 焊珠 • 器件热损坏
▪ 预热时间
• 立碑 • 焊球 / 焊珠 • 润湿不良 • 桥接
▪ 回流时间
• 润湿不良 • 吸锡 • 冷焊 / 虚焊
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▪ 峰值温度
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工艺测量
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热耦设置
• 良好的热耦设置是确保准确可信测量的关键 • 设置热耦在最热点，最冷点，PCB及敏感封装 • KIC推荐采用铝胶带或高温焊接法
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工艺参数测量
两方面的测量...
焊接参数（无预热曲线）
Sn96.5Ag0.5Cu
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锡膏特性指标 和热敏感器件 指标对比
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试验认证后的锡 膏指标和器件耐 热指标对比
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试验结论
• 最低峰值温度 232oC • 有足够的润湿 • 抗横切强度相当或优于SnPb • 可以降低峰值温度，保护敏感器件 • 可以做到，但出现很小的工艺窗口
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无铅的焊接工艺窗口
melting temp melting temp
245 C 217 C
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无铅工艺更加难
• 不只是其窗口更小 • 故障在参数超出窗口后更快的出现
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回流工艺故障
• 润湿不足 • 吸锡 • 焊剂焦化 • 立碑 • 焊球 / 焊珠 • 桥接 / 短路
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无铅技术对SMT组装业的影响
❖ 回流焊接工艺
• 无铅有明显的影响 • 温度提升了20~30oC（183 ~ 217oC） • 工艺窗口缩小许多 • 润湿性下降 • 焊点外观粗糙 • 目前设备能够胜任
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无铅化表面贴装工艺
无铅带来的不利因素
• 工业界有超过50年经验的含铅技术，但将被舍弃 • 以往一些‘试’的做法已经不足使用 • 焊接工艺面对极具挑战性的变化 • 业界需要更好的焊接技术和做法
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无铅焊接的挑战
焊接工艺必须同时兼顾3种焊接材料...
锡膏 器件
• 较高的熔点温度 • 较差润湿性能
• 传统的耐温特性可能不足以 应付无铅的高温
PCB • 较高温度会造成分层、变形 和变色问题
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无铅的焊接工艺窗口
245oC
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• 精度要求较高 • 钢网设计需要修改
❖ 贴片工艺 • 轻微影响
• 精度要求较高
❖ AOI检验工艺
• 焊点反光较差 • 需要重新设置参数 • 员工和客户的重新培训 • 现有设备可以胜任
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无铅技术对SMT组装业的影响
❖ 返修工艺
• 要求较精确的温度设置 • TAL控制是关键 • 可能需要较快的冷却 • 较长的受热时间
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工艺‘黑箱’
印刷机含有视觉检查系统 贴片机也有视觉系统
您是否 知道回 流炉内 发生了 什么变 化？
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炉子和焊接工艺的变数
• 风扇老化 / 损坏
• 发热板 / 发热器损坏
• 排风系统
• 传送系统（链速和稳定性）
• 负荷变化
• 焊剂挥发物的累积
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/16
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