PCB无铅制程简介
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實際無法考源自文库所有 的因素
氧化速度の 氧化速度の影響 穩定性の 保存期限の 穩定性の影響 保存期限の影響
無鉛的發展
多年來，工業注重於研究鉛合金的替代品，並 打算發展具備以下特性的無鉛合金： 1.具備與Sn/Pb相似或接近的熔點 2.與S n/P b合金相似或更優的物理及機械特性 S b 3.容易製成現有的焊料形式 4.選用相對無毒性的金屬 5.具備和主板配件之間的基 體金屬可相容的金屬特性
(Acid rain)
PbO + H2SO4 ⇒ PbSO4 + H2O PbO + HNO3 ⇒ Pb(NO3)+H2O
(Acid rain) (Cnc.)
PbO + HCl
⇒ PbCl2+H2O
単位： 単位：g/L
鉛進入人體的途徑
酸雨將漸漸分解廢棄 電路板及含鉛及其化 合物。 錫鉛化合物將受滲入 土壤中，會對地下水 源造成污染。 經由地下水系統入進 入動物或人體的食物 鏈，過量會對人體造 成重大傷害。
世界各國組織的合金範圍
目前許多工業集團如ＮＥＭＩ、ＪＥＩＤＡ、ＩＰＣ 等已經認可並推薦Sn/Ag/Cu為性能優良之合金。
美國NEMI 協會
Sn95.5/Ag3.9/Cu0.6
FOXLINK採用 FOXLINK採用
日本JEIDA協 Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 會 歐盟 Sn96.5/Ag3.8/Cu0.7
鉛及其化合物
• 傳統使用於 –色素(pigments)、著色劑(coloring agents)、安定劑(stabilizers)、 漆料(paint)及油墨(ink)等. • 對人類的影響 –貧血及中樞神經失調等. • 法規及檢驗方法 –2002/95/EEC ，CA Prop 65 –檢驗方法: EPA 3050B or other acid digestion • Foxlink的策略 –塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金屬、玻璃及包裝材料等含 量應低於 40ppm –電子零件，PCB，焊錫，電鍍，引腳 應低於 1000 ppm
無鉛製程流程
Material
NG
Wave soldering
NG
Remark 1.Lead free points difference with Pb process： ：
IQC
OK
Inspection
OK
Warehouse SMT
各國法規
歐盟 — ROHS：到2006年7月嚴格限制 鉛、鎘、汞、六價鉻以及鹵化阻燃劑PBB 和PBDE的使用。 美國 — 2001 1 EPA 2001年1月EPA降低含鉛的報告 極限值；鉛及鉛化物從 10,000 lbs，降 至 10 lbs 。 日本 — 2001年4月；物資回收法規定 增加含鉛品的回收費用。
只要是在Sn/Ag3~4%/Cu0.5~1這各範圍內，都是被 電子業界所接受的。
PCB的選擇
在目前多種多樣無鉛合金的前提下， 在目前多種多樣無鉛合金的前提下，為了使電子產品 生產成本最小化，一個決定性的判定標準就是ＰＣＢ、 生產成本最小化，一個決定性的判定標準就是ＰＣＢ、 零件及無鉛焊錫互相兼容性。 零件及無鉛焊錫互相兼容性。 1.板材必須耐高溫： 無鉛製程較含鉛製程溫度高，要求PCB能夠耐高溫 而不使基板彎曲變形 ： 目前FR1板材不能用於無鉛製程生產，其Tg點<90ºC， CE1及FR4可用於無鉛製程生產，Tg =130ºC 基板價格比： FR1:CE1:FR4=1：1.3：2.8
產品可靠性
產品是由各類不同原材料組合構成，合金是連接各 原材料的載體，製程設定是使合金發揮最佳效果的 標準，三者共同制約產品的可靠性缺一不可。
原材料 製程設定 合金 產品 可靠性
無鉛合金
無鉛合金是無鉛焊接的基礎，它連接ＰＣＢ及零件 無鉛合金是無鉛焊接的基礎，它連接ＰＣＢ及零件 ＰＣＢ 構成產品，其特性如融化溫度、機械強度、 構成產品，其特性如融化溫度、機械強度、抗疲勞 等將影響其焊接效果，進而影響焊接產品的可靠性 可靠性， 等將影響其焊接效果，進而影響焊接產品的可靠性， 它是挑選無鉛製程的關鍵。 它是挑選無鉛製程的關鍵 其選擇考慮點有： 機械強度の 機械強度の影響 可靠性の 可靠性の影響 融化溫度の 融化溫度の影響 環境衝擊の 環境衝擊の影響 成本の 成本の影響
PCB的選擇
2.表面處理需兼容無鉛合金
我們用這個喔! 我們用這個喔
目前業界有六種無鉛表面處理可供選擇：
a.鍍金板 鍍金板(Electrolytic Ni/Au) 鍍金板 最穩定，價格最高
b.OSP板(Organic Solderability Preservatives)最便宜，性能最差 板 c.化銀板 化銀板(Immersion Ag) 化銀板 d.化金板 化金板(Electroless Ni/Au) 化金板 e.化錫板 化錫板(Immersion Tin) 化錫板 f.錫銀銅噴錫板 錫銀銅噴錫板(SHACHASL) 錫銀銅噴錫板 性能次之，易遷移導致漏電 HP、DELL產品禁用 製程未成熟 製程未成熟
為何要無鉛
? Pb
根據統計，目前全球電子產業每年使用的封 裝焊料，有將近20,000噸的鉛，數量約佔全 世界每年鉛的產量的5%，且鉛及其化合物是 屬於有毒物質，對人類健康與生態環境構成 威脅，由於鉛對人體危害極大，預期各國將 立法禁止用鉛。 鉛污染
(Solder)
Pb + 1/2 O2 ⇒ PbO
Lead Free
前言
鉛是目前電子產品中焊錫的主要成份之一， 應用於電子工業有超過50年的歷史，由於 錫鉛(Sn/Pb)合金同時具有低成本與適當性質， 因此，Sn/Pb合金一直被用於焊接材料，也 是在現代電子工業中，使用最廣的焊接材 料，然而其為具毒性之重金屬，因此全球 較大的電子製造業已經在推行無鉛產品的 使用。
合金的選擇
目前工業研究主要集中於五種合金系列： SnCu、SnAg、SnAgCu、SnZnBi和SnAgBiCu 二元合金：Sn/Cu-熔點227℃ Sn/Ag-熔點221℃ 三元合金：Sn/Ag/Cu-熔點217℃ Sn/Zn/Bi/-熔點187~193℃ 四元合金：Sn/Ag/Bi/Cu-熔點200~210 ℃
氧化速度の 氧化速度の影響 穩定性の 保存期限の 穩定性の影響 保存期限の影響
無鉛的發展
多年來，工業注重於研究鉛合金的替代品，並 打算發展具備以下特性的無鉛合金： 1.具備與Sn/Pb相似或接近的熔點 2.與S n/P b合金相似或更優的物理及機械特性 S b 3.容易製成現有的焊料形式 4.選用相對無毒性的金屬 5.具備和主板配件之間的基 體金屬可相容的金屬特性
(Acid rain)
PbO + H2SO4 ⇒ PbSO4 + H2O PbO + HNO3 ⇒ Pb(NO3)+H2O
(Acid rain) (Cnc.)
PbO + HCl
⇒ PbCl2+H2O
単位： 単位：g/L
鉛進入人體的途徑
酸雨將漸漸分解廢棄 電路板及含鉛及其化 合物。 錫鉛化合物將受滲入 土壤中，會對地下水 源造成污染。 經由地下水系統入進 入動物或人體的食物 鏈，過量會對人體造 成重大傷害。
世界各國組織的合金範圍
目前許多工業集團如ＮＥＭＩ、ＪＥＩＤＡ、ＩＰＣ 等已經認可並推薦Sn/Ag/Cu為性能優良之合金。
美國NEMI 協會
Sn95.5/Ag3.9/Cu0.6
FOXLINK採用 FOXLINK採用
日本JEIDA協 Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 會 歐盟 Sn96.5/Ag3.8/Cu0.7
鉛及其化合物
• 傳統使用於 –色素(pigments)、著色劑(coloring agents)、安定劑(stabilizers)、 漆料(paint)及油墨(ink)等. • 對人類的影響 –貧血及中樞神經失調等. • 法規及檢驗方法 –2002/95/EEC ，CA Prop 65 –檢驗方法: EPA 3050B or other acid digestion • Foxlink的策略 –塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金屬、玻璃及包裝材料等含 量應低於 40ppm –電子零件，PCB，焊錫，電鍍，引腳 應低於 1000 ppm
無鉛製程流程
Material
NG
Wave soldering
NG
Remark 1.Lead free points difference with Pb process： ：
IQC
OK
Inspection
OK
Warehouse SMT
各國法規
歐盟 — ROHS：到2006年7月嚴格限制 鉛、鎘、汞、六價鉻以及鹵化阻燃劑PBB 和PBDE的使用。 美國 — 2001 1 EPA 2001年1月EPA降低含鉛的報告 極限值；鉛及鉛化物從 10,000 lbs，降 至 10 lbs 。 日本 — 2001年4月；物資回收法規定 增加含鉛品的回收費用。
只要是在Sn/Ag3~4%/Cu0.5~1這各範圍內，都是被 電子業界所接受的。
PCB的選擇
在目前多種多樣無鉛合金的前提下， 在目前多種多樣無鉛合金的前提下，為了使電子產品 生產成本最小化，一個決定性的判定標準就是ＰＣＢ、 生產成本最小化，一個決定性的判定標準就是ＰＣＢ、 零件及無鉛焊錫互相兼容性。 零件及無鉛焊錫互相兼容性。 1.板材必須耐高溫： 無鉛製程較含鉛製程溫度高，要求PCB能夠耐高溫 而不使基板彎曲變形 ： 目前FR1板材不能用於無鉛製程生產，其Tg點<90ºC， CE1及FR4可用於無鉛製程生產，Tg =130ºC 基板價格比： FR1:CE1:FR4=1：1.3：2.8
產品可靠性
產品是由各類不同原材料組合構成，合金是連接各 原材料的載體，製程設定是使合金發揮最佳效果的 標準，三者共同制約產品的可靠性缺一不可。
原材料 製程設定 合金 產品 可靠性
無鉛合金
無鉛合金是無鉛焊接的基礎，它連接ＰＣＢ及零件 無鉛合金是無鉛焊接的基礎，它連接ＰＣＢ及零件 ＰＣＢ 構成產品，其特性如融化溫度、機械強度、 構成產品，其特性如融化溫度、機械強度、抗疲勞 等將影響其焊接效果，進而影響焊接產品的可靠性 可靠性， 等將影響其焊接效果，進而影響焊接產品的可靠性， 它是挑選無鉛製程的關鍵。 它是挑選無鉛製程的關鍵 其選擇考慮點有： 機械強度の 機械強度の影響 可靠性の 可靠性の影響 融化溫度の 融化溫度の影響 環境衝擊の 環境衝擊の影響 成本の 成本の影響
PCB的選擇
2.表面處理需兼容無鉛合金
我們用這個喔! 我們用這個喔
目前業界有六種無鉛表面處理可供選擇：
a.鍍金板 鍍金板(Electrolytic Ni/Au) 鍍金板 最穩定，價格最高
b.OSP板(Organic Solderability Preservatives)最便宜，性能最差 板 c.化銀板 化銀板(Immersion Ag) 化銀板 d.化金板 化金板(Electroless Ni/Au) 化金板 e.化錫板 化錫板(Immersion Tin) 化錫板 f.錫銀銅噴錫板 錫銀銅噴錫板(SHACHASL) 錫銀銅噴錫板 性能次之，易遷移導致漏電 HP、DELL產品禁用 製程未成熟 製程未成熟
為何要無鉛
? Pb
根據統計，目前全球電子產業每年使用的封 裝焊料，有將近20,000噸的鉛，數量約佔全 世界每年鉛的產量的5%，且鉛及其化合物是 屬於有毒物質，對人類健康與生態環境構成 威脅，由於鉛對人體危害極大，預期各國將 立法禁止用鉛。 鉛污染
(Solder)
Pb + 1/2 O2 ⇒ PbO
Lead Free
前言
鉛是目前電子產品中焊錫的主要成份之一， 應用於電子工業有超過50年的歷史，由於 錫鉛(Sn/Pb)合金同時具有低成本與適當性質， 因此，Sn/Pb合金一直被用於焊接材料，也 是在現代電子工業中，使用最廣的焊接材 料，然而其為具毒性之重金屬，因此全球 較大的電子製造業已經在推行無鉛產品的 使用。
合金的選擇
目前工業研究主要集中於五種合金系列： SnCu、SnAg、SnAgCu、SnZnBi和SnAgBiCu 二元合金：Sn/Cu-熔點227℃ Sn/Ag-熔點221℃ 三元合金：Sn/Ag/Cu-熔點217℃ Sn/Zn/Bi/-熔點187~193℃ 四元合金：Sn/Ag/Bi/Cu-熔點200~210 ℃