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。
二、无铅化电子组装的概念
谈起电子组装，人们首先的印象是手工烙铁焊、浸焊、波峰焊、回流焊等组装工艺。因此，无铅化电子组装的第一个概念是，如果在这些组装工艺中采用的是无铅焊料产品（包括无铅锡丝、无铅锡条、无铅锡膏），那么所实施的就是无铅化电子组装。
接下来我们需要更广泛的思考。电子组装主要是指采用某种连接材料（主要是焊料产品）将各种电子元器件的外引线或金属端子与印刷电路板上的焊盘连接在一起。因此，我们就不能只考虑连接材料，还需要考虑电子元器件和印刷电路板。通常，电子元器件的外引线或金属端子表面带有金属镀层以提高其可焊性，而这种金属镀层通常为Sn-Pb合金。另一方面，为防止印刷电路板表面敷铜线的氧化，其表面通常也要涂敷一层金属，而这种金属也一般采用Sn-Pb合金。因此，广义的无铅化电子组装，就必须也同时采用无铅化的电子元器件和印刷电路板。
再进一步讲，由于无铅焊料的物理性能与有铅焊料相比有很大不同，在助焊剂、焊接工艺参数、焊接设备等方面也必须做出相应调整。只有这样，才能完成一个严格意义上的无铅化电子组装。
三、无铅焊料的定义
在讨论无铅制程之前，我们必须要明确的一个概念是：什么是无铅焊料？
首先可以明确的是，在传统的Sn-Pb焊料中，Sn和Pb均作为基体合金元素存在。而在无铅焊料中，Sn作为基体合金元素，通过添加Cu、Ag等合金元素来达到我们所期望的性能。问题是怎样来界定无铅？
众所周知，世界上没有100%的纯金属。在无铅焊料中，铅作为一种杂质元素而存在是不可避免的。那么“无铅焊料的定义”这个问题就转化为“无铅焊料中铅含量的上限值应该是多少”。另一方面，欧盟指令中列出的六大有毒有害物质也包含了镉这种金属元素，因此环保型焊料的准确名称应该为“无铅无镉焊料”，同样引伸出来的问题是“环保型焊料中镉含量的上限值应该是多少”。
幸运的是，上述问题其实早就已经有了答案。由于早在几十年前，作为一种高熔点的焊料，不含铅的焊料其实就在某些应用领域获得了广泛应用，只是那个时候还没有“无铅焊料”这个概念而已。而相应的国际标准中也已经明确规定出了不含铅焊料中各种杂质金属元素含量的上限值，具体请参见表1和表2。
上述国际标准中主要规定了具备二元合金主成分的无铅焊料中各种杂质元素含量的上限值。随着无铅焊料概念的出现和无铅电子组装技术的实际广泛应用，还有一些三元甚至更多
元的无铅焊料在生产实际中得到应用，如Sn-Ag-Cu等。目前，针对这些多元合金的无铅焊料的国际标准还没有出台，但是在国际工业界中大家普遍认可的指标与表1和2中所列相同。例如，日本SONY公司的《部品、材料方面环境管理物资的管理规定SS-00259》中也明确规定环保型焊料中铅含量要小于1000ppm，镉含量要小于20ppm。据我们了解，即将出台的中国《无铅焊料》国家标准中也将采用上述界限值。
四、无铅焊料及其供应商的选择
4.1 无铅焊料选择的决定性因素---- 焊料的熔点
电子产品的焊接工艺是与所使用的焊料的熔点息息相关的。传统的Sn-Pb焊料中应用最为广泛的是Sn63-Pb37或Sn60-Pb40焊料，他们的熔点为183-185 o C。因此，人们期望用来替代有铅焊料的无铅焊料的熔点尽可能地接近这一温度。
不幸的是，人们在选择无铅焊料的时候发现这一期望很难被实现。如表3所示，所有可能作为无铅焊料使用的合金组合中熔点最接近于Sn63-Pb37的只有Sn-9Zn合金，它的熔点为198 o C。但是Zn是一种氧化性和腐蚀性很强的金属元素，在电子产品焊接工艺中是一直被避免使用的。而熔点较低的Sn-Bi、Sn-In等合金只适合于特殊要求的低温焊接。因此，在无铅焊料的选择方面，事实上我们的选择余地很小，只有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu这三个系列可供选择。而且，这三个系列的合金其熔点均高于传统的Sn63-Pb37焊料40 o C左右，这一物理特征也决定了在无铅制程中必须调整工艺参数来配合这些高熔点的无铅焊料。
4.2 不同焊接工艺条件下无铅焊料的选择
首先我们介绍一下美国、日本、欧洲等国家和地区的大致情况，然后我们根据自己多年来的经验为您分析如何选择不同焊接工艺条件下的无铅焊料。
2000年，美国NEMI正式向北美工业界推荐无铅焊料，即Sn-0.7Cu用于波峰焊，
Sn-3.9Ag-0.6Cu用于回流焊。
图1为欧洲Soldertec所作的问卷调查结果。
图1 欧洲地区无铅制程中焊料的选择
从以上资料可以看出，在电子工业发达国家，无铅焊料的选择主要集中于Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu这三个系列。下面我们就具体的焊接工艺向您推荐相应的无铅焊料。
在选择无铅焊料的过程中，对于实际的产业应用而言，有一个不可忽略的决定因素，即焊料的价格。这一点对于电子加工企业来说更为重要。除非是产品的附加价值很高，否则尽可能地控制生产成本是每一个厂家都必须面对的课题。因此，我们首先要对比一下各种焊料的价格。由表4中的数据可见，所有可用的无铅焊料，其价格成本均高于传统的有铅焊料。这一方面是由于无铅焊料中所使用金属原材料本身价格较高；另一方面也是因为无铅焊料制造工艺的复杂。对于传统的有铅焊料，由于Sn和Pb的熔点都不高，其熔炼工艺就相对简单。而对于无铅焊料，如Sn-Cu合金，
而在各种无铅焊料中，Sn-Cu系列与Sn-Ag/Sn-Ag-Cu系列相比价格又相差甚远。我们为客户算过一笔帐，如果一家客户每个月平均使用1吨焊料，考虑到价格成本以及锡渣、清炉等带来的损耗，一年下来，采用Sn-Cu系列无铅焊料会比采用Sn-Ag/Sn-Ag-Cu系列无铅焊料节约成本近100万人民币。
注：此表中的价格对比以2004年7月的金属原材料价格为依据
4.2.1 手工烙铁焊/浸焊/波峰焊工艺中无铅焊料的选择
针对于手工烙铁焊/浸焊/波峰焊应用，我们推荐采用Sn-Cu系列无铅焊料。图2为Sn-Cu 合金的二元相图，它们在Sn-0.7Cu这一成分点上形成熔点为227o C的共晶相。
因此，在一般应用场合下，我们推荐使用Sn-0.7Cu无铅焊料。理由如下：
1）实用性已经被国内外无数电子厂家的生产实践所证明；
2）相比于Sn-Ag/Sn-Ag-Cu合金系列，焊点更为光亮；
3）价格相对低廉，可以为用户节省大量生产成本。
但是，对于变压器类产品的高温浸焊这一应用而言，我们推荐使用Sn-3Cu这种无铅焊料，理由如下：
1）变压器类产品浸焊温度较高，从380至470o C都有客户在应用。而Sn-3Cu无铅焊料的熔点相对较高，为230-250o C，更适用于高温应用；
2）锡焊料对铜有很强的溶解能力，而变压器线圈一般为铜材料。如果采用Sn-0.7Cu无铅焊料，可能会出现细的裸铜线被溶断的现象。而选用Sn-3Cu这种无铅焊料，由于焊料自身已经含有较高含量的铜，外部的铜向焊料中的扩散驱动力会大大降低，上述溶断的现象也会
大大降低。
3）在一些细的铜电线/电缆线浸锡工艺中我们也建议采用Sn-3Cu无铅焊料。
同样，对于保险管、照明等行业需要采用较高熔点焊料的应用场合，我们也推荐使用Sn-3Cu无铅焊料。
图2 Sn-Cu合金的二元相图
4.2.2 回流焊工艺中无铅焊料的选择
针对回流焊应用，我们推荐使用Sn-Ag/Sn-Ag-Cu系列的无铅焊料。图3为Sn-Ag合金的二元相图，它们在Sn-3.5Ag这一成分点上形成熔点为221o C的共晶相。Sn-Ag-Cu三元合金的相图目前还没有定论，其准确的共晶点成分也就没有定论。目前国际学术界的普遍看法是Sn-Ag-Cu共晶成分应该为Sn-3.5~4.0Ag-0.5~0.7Cu。因此，对于无铅回流焊而言，尽管含银焊料的成本很贵，我们还是要推荐Sn-3.5Ag或Sn-3.8Ag-0.7Cu或Sn-3.9Ag-0.6Cu或Sn-4.0Ag-0.5Cu。如果考虑到国际标准中允许焊料合金成分中含量在5%以下的金属元素其成分允许偏差为±0.2%，那么后三种Sn-Ag-Cu无铅焊料事实上可以看作为同一种。
图3 Sn-Ag二元合金相图
推荐的理由如下：
由于电子元器件耐热冲击性能的限制，回流焊的峰值温度一般不可以超过245o C，而无铅焊料的熔点又很高，这就导致无铅回流焊的工艺窗口很窄。由表3可知，Sn-Ag/Sn-Ag-Cu 系列的无铅焊料的熔点要比Sn-Cu系列的低6o C，这一点对于工艺窗口很窄的无铅回流焊而言是非常重要的。因此，在Sn-Cu焊锡膏的性能没有取得突破性进展之前，我们只能推荐使用价格较为昂贵的Sn-Ag/ Sn-Ag-Cu系列。
4.2.3 无铅焊料的专利问题
对于这个问题，我们已经有专文进行论述。在这里我们阐述一下结论性的东西。
首先，所有的二元合金均不存在任何专利的问题。因此客户在没有必要的情况下，应该尽可能选择二元合金成分的无铅焊料以避免不必要的麻烦。
其次，三元及更多元合金的确存在专利问题，而且该问题主要集中于Sn-Ag-Cu三元合金。尽管围绕Sn-Ag-Cu专利问题存在着很多争论（详见专文），我们亿铖达公司为了达到无铅焊料的完整配套供应，特别从美国购买了专利使用许可（美国Sn-Ag-Cu无铅焊料专利，美国专利号5,527,628）。值得一提的是，我们公司是迄今为止国内唯一一家获得该专利使用许可授权的焊料生产企业。因此，如果客户一定要使用Sn-Ag-Cu无铅焊料，特别是在焊锡膏方面，我们也可以合理合法地供应给客户。
4.3 无铅焊料供应商的选择
目前，有铅焊料仍然是市场上的主流，绝大多数客户只是刚刚开始小批量地尝试无铅制程。就焊料生产厂家而言亦是如此，有铅焊料仍然是占很大比例的主导产品，无铅焊料所占的比例虽然会不断增加，但一时之间还不能超过有铅焊料。因此，我们建议电子厂商在选择无铅焊料供应商时，必须关注以下几个问题：
（1）该供应商是否真正了解无铅焊料，是否能够为客户顺利转向无铅制程提供足够的技术支持；
（2）该供应商是否具备先进的测试仪器来监控其无铅焊料的品质。如前所述，无铅焊料产品中必须严格控制铅含量在1000ppm以下，镉含量在20ppm以下。因此无铅焊料供应商自己必须具备先进的测试设备，从而能够做到实时在线监控产品质量。虽然目前很多供应商都可以提供SGS检测报告，但是这种报告不过是半年甚至一年才作一次，完全不能证明焊料厂家是否有能力在每一天的生产过程中都在严格控制产品质量。
（3）该供应商是否具备独立的无铅焊料生产车间。如上所述，目前有铅焊料仍然是市场上和焊料厂家的主导产品。因此，合格的无铅焊料供应商必须具备独立的无铅焊料生产车间，从而有效地将有铅焊料和无铅焊料的生产隔离开来。否则的话，很容易造成无铅焊料产品中铅含量超标的问题。
五、无铅制程的特点与难点
5.1 更高的焊接温度
如前所述，可选择的无铅焊料的熔点要高于传统的Sn63-Pb37焊料的熔点约40o C，因此这必然导致在无铅制程中要采用更高的焊接温度。而这一点又对设备的热传导性能、耐热变形性能、电子元器件的耐热性能等提出了新的要求。
5.2 无铅焊料较差的润湿铺展能力
所有试验数据均表明可选择的无铅焊料，其润湿铺展性能要弱于传统的Sn63-Pb37焊料50%甚至以上。为达到理想的焊接效果，就必须开发和使用新型助焊剂以弥补无铅焊料润湿能力的不足。
5.3 无铅焊料的强腐蚀性
可选择的无铅焊料均为高锡焊料，而如图4所示，实践经验已经证明高锡焊料对不锈钢等材料具有较强的腐蚀性。因此相应的无铅焊接设备，如浸焊和波峰焊用锡炉中经常与熔融焊料相接触的部件必须采用耐腐蚀的材料，如钛合金。
图4 无铅焊料腐蚀不锈钢示例
5.4 无铅焊料具有更强的氧化倾向
图5为不同温度下锡氧化物与铅氧化物生成自由能的对比。基于热力学基本原理，负数
生成自由能的绝对值越大表明该氧化物越容易形成，可见锡比铅更容易氧化。因此锡含量很高的无铅焊料比传统的有铅焊料更容易氧化，即生成更多的锡渣。
-700-600
-500
-400
-300-200
-100
D G , k J /m o l Temperature, K
图5 不同温度下SnO 2和PbO 生成自由能对比
5.5 无铅回流焊的工艺窗口很窄
如图6所示，由于电子元器件的耐热性能的限制，回流焊的峰值温度一般不能超过245
o C ，在有铅焊料的情况下，焊料熔点仅为183 o C ，因此有一个57-62 o C 的较宽的工艺窗口。但是在无铅焊料的情况下，如Sn-Ag-Cu 合金，焊料的熔点为221 o C ，此时仅有一个23-25 o C 的很窄的工艺窗口。这一点也是整个无铅制程中最为困难的一部分。
图6 回流焊工艺窗口示意图
六、各种焊接工艺无铅制程的指导性原则
6.1 手工烙铁焊
1）高锡含量的无铅锡线对烙铁头的腐蚀相对严重，建议使用质量优良的电烙铁，特别是烙铁头表面带有有效防护镀层的。这样的烙铁头单价会贵一些，但更换频率会小，总体来说应该会降低生产成本；
2）电烙铁的功率必须为60W以上，70W/75W是最为合适的；一般而言，烙铁头的温度要高于焊料熔点150 o C，因此无铅手工烙铁焊中烙铁头的温度要在370 o C左右；
3）建议使用恒温烙铁，这样既能够保证足够的焊接温度，又不会因烙铁头过热损伤烙铁。同时，烙铁头过热会导致严重的飞溅问题；
4）用于无铅焊接的电烙铁必须具有很好的回温性能，这一点对于IC引脚的拖焊非常重要。这是因为焊接过程中烙铁头的热量会传递到印刷电路板上而导致烙铁头温度降低。如果烙铁的回温性能不好，在拖焊后面的焊点时，烙铁头的温度已经下降严重，这将造成明显的拉尖现象。而回温性能好的电烙铁，在烙铁头温度下降的时候，会马上补充热量，使烙铁头的温度维持稳定；
烙铁头保养方面的基本知识：
1）不要使用太高温度进行焊接。高温会使烙铁头加速氧化，从而降低烙铁头的寿命。如烙铁头温度超过470 o C，其氧化速度是380 o C时的两倍。
2）不要长期在高电压条件下使用烙铁。高电压将导致烙铁头过热，同时亦会缩短发热芯的寿命；
3）使用浸湿后又挤干的海绵清洁烙铁头。用未经润湿的干净海绵清洁烙铁头，容易使烙铁头表面的镀锡层剥落而导致烙铁头不上锡。所以海绵必须先浸湿再挤干，方可使用；
4）焊接过程中不要施压过大。在焊接过程中，如果过分施压或磨擦会使烙铁头容易变形，严重降低烙铁头的耐用程度。焊接时应采用接触式方法，不需要用力，只需要跟电子元器件引脚和印刷电路板接触便可顺利焊接；
5）尽可能选用线径较大的锡线，因为较粗的锡线对烙铁头有较好的保护。一般而言，尽可能选用线径0.8mm以上的锡线；
6）经常在烙铁头表面涂上一层焊锡，这样可以减小烙铁头的氧化机率，使烙铁头更为耐用。使用后，应待烙铁头温度稍为降低后才涂上新的焊锡层，使镀锡层达到最佳的防氧化效果；
7）把烙铁摆放在支架上。不需要使用时，应该小心地把烙铁摆放在合适的支架上，以免
烙铁头受到碰撞而损坏；
8）及时清理表面氧化物。当烙铁头表面镀锡层部分含有黑色氧化物或生锈时，有可能令烙铁头上不了锡而不能进行焊接工作，因此必须及时清理。清理时最好把烙铁头温度调整至250o C左右，再用清洁海绵清洁烙铁头，然后在镀锡层上加焊锡。不断重复这一动作，直到将烙铁头上面的氧化物清洁干净为止；
9）选择合适的烙铁头。选择正确的烙铁头尺寸和形状是非常重要的。选择合适的烙铁头能够使工作更有效率及增加烙铁头的耐用程度，选择错误的烙铁头则会影响到烙铁不能发挥最高效率，焊接质量也会因此而降低。
烙铁头大小与其热容量有直接关系，烙铁头越大，热容量也相对越大，反之亦然。进行连续焊接时，使用越大的烙铁头，温度跌幅就越小。此外，因为大烙铁头的热容量高，焊接的时候可以使用较低的温度，烙铁头的氧化程度也会降低。
短而粗的烙铁头比长而细的传热快，而且比较耐用。同样，扁而钝的烙铁头比尖锐的烙铁头能传递更多的热量。一般来说，烙铁头尺寸以不影响邻近元器件为标准。选择能够与焊点充分接触的几何尺寸能提高焊接效率。
6.2 浸焊
1）无铅浸焊时锡炉的温度一般应设定为260-280o C。当然变压器浸锡等应用条件下，依据客户工艺要求的不同，锡炉温度应设定为380-470o C。
2）无铅浸焊的最大问题在于Cu-Sn金属间化合物的清除问题，这一方面与Sn-Pb焊料相比会带来意想不到的困难。无论是铜线、印刷电路板还是变压器等浸锡工艺，其上面的铜都会不同程度地向锡炉中的熔融焊料中溶解。而Cu与Sn之间很容易形成金属间化合物，一般为Cu6Sn5，该化合物的熔点在500o C以上，因此它以固态形式存在。传统的Sn63-Pb37合金其密度为8.80g/cm3，而Cu6Sn5的密度为8.28g/cm3。因此在有铅制程中该化合物会浮于熔融焊料表面，比较容易清除。但是在无铅制程中，由于无铅焊料的密度一般为7.40g/cm3左右，它的密度比Cu-Sn金属间化合物的密度要小，因此Cu-Sn金属间化合物会沉于锡炉底部而无法清除。这些沉于锡炉底部的Cu-Sn金属间化合物会附着于设备底部的附件下，造成传热不良等问题。因此，对于无铅浸焊工艺而言，定期清炉是一个迫不得已的工作。依据客户的生产密度，我们建议平均1个月清炉1次。
3）浸焊工艺的另一个问题就是助焊剂的挥发问题。液体助焊剂的载体为有机醇类物质，易于挥发并导致助焊剂比重增加，即助焊剂中作为活性成分物质的相对百分比增加。这将带来焊后表面残留物增加等诸多问题。因此，浸焊工艺中一定要严格控制助焊剂的比重，建议每天使用前都要用比重计检测一次。如发现其比重超过助焊剂供应商的数据指标，则通过添加稀释剂的方法将比重调整为标准值。
6.3 波峰焊
1）无铅波峰焊工艺中时刻要注意到两个基本特点：由于无铅焊料熔点较高，因此需要较高的焊接温度；由于无铅焊料的润湿性较差，因此需要与之相配套的无铅专用助焊剂。
2）目前无铅波峰焊设备一般采用喷雾方式来涂敷助焊剂。喷雾参数的调整以助焊剂能够均匀分布在印刷电路板表面且不会有垂滴为目标。在满足这一要求的前提下，喷雾气压不宜过大。与此同时，设计良好的波峰焊设备一般会将液体助焊剂中溶剂的挥发降到很小，但是还应该提醒自己定期检测液体助焊剂的比重。如果偏高，则及时添加稀释剂予以调整。
3）无铅波峰焊时锡炉温度应设定为255-270o C，一般为260o C。同时鉴于5.3中所述的高锡焊料的腐蚀性问题，锡炉中经常与熔融焊料相接触的部件应该采用钛合金。
4）无铅波峰焊时预热温度要调高，我们建议两组数据，一是150o C的预热温度，二是120o C的预热温度。一般情况下，我们推荐前者。同时无铅波峰焊设备应该有2个及2个以上的预热温区，温度可设定为相同值。
5）由于无铅波峰焊时焊接温度较高，因此印刷电路板需要经过充分的预热以避免突然接触高温焊料带来的热冲击。基于此，无铅波峰焊设备的预热区长度应在1.2米以上。
6）无铅波峰焊设备好与坏的一个重要特征是温度持久性，特别是工厂的生产密度较高时。也就是说，当生产线上印刷电路板一片接一片地过波峰焊设备时，有可能导致设备的实际加热效果下降。这主要会表现在两个方面：一是预热温度不足，即预热温区的设定温度与实际板面的加热温度存在较大偏差；二是过双波峰时，两个波峰之间存在的温度下降过大。这些问题会导致最终的焊接缺陷增加。
7）无铅波峰焊时传送带速度一般设定为1.2-1.4米/分钟。
8）如5.4中所述，无铅焊料更容易氧化。因此在实际工艺过程中推荐使用无铅专用抗氧化油。这样可以减少锡渣的形成，节约焊料成本。当然要消耗抗氧化油方面的生产成本。
9）关于无铅波峰焊中可能出现的Fillet-Lifting缺陷的问题。
图7 Fillet-Lifting缺陷示例
Fillet-Lifting缺陷，又称焊盘剥离，是在无铅波峰焊工艺的实践中被发现的一种新型缺陷。其表现为焊点与印刷电路板的焊盘脱离。这种缺陷的产生原因是由于构成焊点的焊料合金非同步凝固。具体解释如下：
如果无铅焊料中含有Bi或In这些金属元素，由于无铅焊料的基体元素Sn与这些元素之间能够熔点很低的相（见表3），因此在焊点凝固过程中熔点高的无铅焊料主体首先凝固并产生收缩张力，而熔点低的Sn-Bi/Sn-In相此时聚集在焊盘界面处且呈现为液态，上述收缩张力将带动焊点整体与焊盘脱离，从而形成如图8所示的缺陷。
目前在无铅波峰焊时已经很少使用含有Bi或In的无铅焊料，这类缺陷的发生机率也大大降低。但是如果电子产品制造商没有充分实现电子元器件和印刷电路板的无铅化，这类缺陷也还有可能发生。这是因为尽管焊料是无铅的，但是电子元器件外引线和印刷电路板上都还含有铅，而Sn-Pb之间能够形成熔点只有183o C的共晶相，基于上述同样的道理，焊盘剥离还是可能会发生。因此我们说无铅化电子组装不仅仅是无铅焊接工艺的问题，整个电子产品的各个部分都要考虑到其无铅化的问题。
10）关于氮气保护的问题。
首先可以明确的是，带有氮气保护功能的设备肯定成本/价格更高，同时生产过程中氮气的使用也会增加成本。
但是另一方面，氮气保护会带来如下优点：
A）无铅焊料的氧化程度降低，锡渣减少，这可以节省焊料成本；
B）氮气保护条件下焊点缺陷率降低，这可以节省修补成本；
C）氮气保护条件下可减少助焊剂的使用量，这可以节省助焊剂成本。
因此，是否使用氮气保护是一个见仁见智的问题，各个电子厂商可以根据自己的实际情况予以判断。可以肯定的是，不用氮气保护也可以得到很好的无铅焊接效果。但是如果印刷电路板的组装密度很高，或者要求波峰焊焊后缺陷率很低，那么我们建议使用氮气保护。
6.4 回流焊
1）如5.5中所述，无铅回流焊的最难点在于其工艺窗口很窄。因此无铅回流焊设备的温度均匀性是至关重要的。首先无铅回流焊设备应该采用强制热风对流或者强制热风对流配合红外辐射的加热方式。因为实践证明强制热风对流的加热方式更利于温度均匀性的实现。
2）无铅回流焊设备应该具备6个及6个以上温区。无铅回流焊设备的加热均匀性应该能够保证板上温差在5o C之内。其测试方法如下：在测试板同一径向方向上选取3-6个测试点（尽可能取自不同元器件，因为元器件不同其热容也不同，对热量的吸收和反射也不同）。一般采用专用的测温仪器测量上述测试点所经历的温度曲线并进行对比，要求是在加热历史的每一个时刻上述测试点的最大温差应在5 o C之内。
3）根据J-STD-020B的最新版本要求，如果印刷电路板的组装体积小于350mm3，则回流温度曲线的峰值温度应为250+0/-5 o C；如果印刷电路板的组装体积大于350mm3，则回流温度曲线的峰值温度应为245+0/-5 o C。
图8 无铅回流焊温度曲线示例
4）氮气保护的问题。
关于这一问题的讨论基本与无铅波峰焊中的论述相同。需要强调的是，针对无铅回流焊而言，我们推荐采用氮气保护，因为这有助于在很窄的工艺窗口条件下取得较好的焊接效果。
七、无铅制程的导入方案
接下来我们阐述一下一家电子生产厂在导入无铅制程时应该做的工作。
1）详细学习欧盟WEEE和RoHS指令，首先从公司高层开始认识到导入无铅制程的必要性和紧迫性；
2）认真学习SONY公司的SS-00259规范，并以此为蓝本制定自己公司的环境管理物资管理规范，并以此作为各种供应商的评价规范；
3）充分了解无铅制程不仅仅是自己在印刷电路板组装时采用无铅焊料这么简单，而是一个广义的内容，请参见第二部分内容；
4）制定公司内部的无铅制程导入时间表，该计划表至少应包含以下内容：
公司相关人员的培训
制定本公司的环境管理物资管理规定及完成时间
以上述规定为基准，进行现有各供应商的调查评估及完成时间
评估现有生产设备是否需要更换，如需要，明确完成时间
选定1-2种型号产品，进行无铅制程的试生产，关键是明确各项工艺参数
进行产品的相关性能测试，明确无铅产品的可靠性
在有铅产品和无铅产品共存的情况下，改进工厂的生产管理，保证严格区分
根据试生产情况，修改各种产品或相关工位的作业指导书
根据以上结果，评估导入无铅制程所带来的生产成本的增加并制定相应对策
根据客户的实际需求，有计划地导入无铅制程
5）在无铅制程的导入过程中，应该与各材料/部件供应商和生产设备供应商密切配合，特别是在试生产阶段；
6）可以的话，公司应该成立一个专案小组来负责无铅制程导入的推进工作
八、亿铖达的专业精神如何帮助您顺利导入无铅制程
我们亿铖达公司作为国内焊料产品的龙头企业，近年来一直致力于无铅焊料产品的研发和推广，在实践过程中我们已经积累了丰富的专业知识和经验，我们也一直致力于为客户提供最为专业的无铅制程方案和最值得信赖的无铅焊料产品。
1）无铅焊料产品的品质保证
首先我们的无铅焊料产品都拥有SGS检验报告。
其次，我们更为注重的是在生产过程中掌控无铅焊料产品的品质。为此，我们特别从德国SpectroLab公司引进了直读光谱仪设备，该设备可以快速检测合金中微量金属元素的含量。基于此，我们就可以严格控制我们的无铅焊料产品中铅含量在1000ppm以下，镉含量在20ppm 以下。
图9 德国进口的直读光谱仪设备
另一方面，借助于这台设备，我们还可以为客户提供相应的检测服务。如前所述，在浸焊和波峰焊的时候，电子元器件以及印刷电路板上的铜会不断地向熔融焊料中溶解，导致焊料中铜含量不断升高。铜含量升高的一个物理表现在于焊料熔点会升高，这将导致更多的焊接缺陷问题。为此，我们建议客户要定期取样测试锡炉中的焊料成分。一般而言，铜含量如果超过2.0%，则需要通过添加Sn-0.3Cu的方式来降低锡炉中焊料的铜含量。如果客户自身不具备这种检测能力，我们公司可以提供这种检测服务，只要客户按照我们的要求取样，并通过特快专递等方式传送到我们在东莞的生产基地，我们会在2个工作日以内将检测结果传真到客户手中。
2）无铅配套助焊剂的开发
如前所述，无铅制程需要新型助焊剂与之配合来弥补无铅焊料润湿铺展性能的不足。为此，我们特别从日本Rhesca公司引进了可焊性测试仪，基于润湿平衡法原理来辅助进行无铅专用助焊剂的开发工作。
图10 日本进口的可焊性测试仪及相应的润湿平衡曲线原理图
3）专业的研发队伍建设
现代工业的竞争越来越多地体现在技术层面上。为此，我们公司于2002年成立了“钎焊材料与技术研发中心”，并与哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点试验室联合建立“博士研究生工作站”，同时充分利用我们在中国焊接学会和高校中的人脉资源，联合各路专家学者，不断充实壮大我们的研发队伍。
4）无铅焊接工艺试验室的建立
为了更好的了解无铅焊接工艺并进而不断改进我们的无铅焊料产品，我们公司特别建立了无铅焊接的“工艺试验室”，并从日东公司引进了目前无铅波峰焊和无铅回流焊设备，这样我们就在公司内部形成了研发、试生产、工艺试验、改进、产品定型的完整的运作体系。与此同时，这个工艺试验室还可以为客户提供试板，使得客户在无铅制程导入的最初阶段又多了一种选择，即客户不必先投资设备，可以先从工艺角度摸索无铅制程。
5）公司实力的保证
承蒙广大客户的支持与厚爱，我们亿铖达公司在10多年的历程中不断发展与壮大。与此同时，我们也不断地完善自身，加大投资力度，力争为客户提供更为满意的产品。
我们公司位于东莞企石的生产基地于2004年4月正式投入使用。在这个生产基地，我们配有完全独立的专门的无铅生产车间，这种规划在国内的焊料生产厂中目前还是独此一家。
同时，为了保证无铅客户在Sn-Ag-Cu无铅焊料方面的需求，消除客户在专利方面的顾虑，我们已经获得了美国Sn-Ag-Cu无铅焊料专利（美国专利号5,527,628）的使用许可。值得一提的是，我们公司是迄今为止国内唯一一家获得该专利使用许可授权的焊料生产企业。
(a) 无铅波峰焊设备
(b) 无铅回流焊设备
图11 无铅焊接工艺试验室的主要设备
6）专业与协作
在无铅制程导入过程中，我们公司特别注重与客户的沟通及协作。一方面，我们会通过举办各种研讨会的形式与客户进行沟通，这既包括在我们公司的生产基地举办由多家客户共同参加的研讨会，也包括我们到规模较大的客户那里举办培训与交流会，从而可以与某一家客户的多个部门的工作人员进行沟通；另一方面，我们也积极配合客户在试生产过程中就各种工艺参数的调整提供意见。
最后，真心期望我们在无铅制程的导入过程密切配合，实现双赢！
成品检验规范
1.权责: 1.1仓库负责成品数量、料号等核对签收及搬运、储存并通知品管部FQC做 成品检验。 1.2品管部FQC负责成品检验及异常反应。 2.作业内容: 2.1收料程序: 2.1.1制造部作业内容:制造部负责产品下线前之外观特性全检,按“厂内生产专用图面”要求包装,外箱须加贴RoHS标签后开立成品送检单,单据上须注明客户、料号、数量、品名、制造单位、生产单号、生产日期,经IPQC确认后方可交货。 2.1.2仓库收料员核对成品送检单收料 2.1.3收料员核对单据(客户、料号、数量)与送来之实物是否吻合,如有不符合 者于单据上注明,并通知生产线别处理。 2.1.4经核对无误后,将成品放至成品待检区, 将单据传至品管部通知FQC作成品检验。 2.2检验程序: 2.2.1检验前以单据上之客户、料号找出厂内生产专用图面。 2.2.2 FQC品检员先核对客户、料号、数量、品名、外箱标签及条码与实物是 否相吻合,无误时再进行抽验,抽检箱数如下: 箱数抽验箱数 2-10 2 11-25 3 26-50 4 51-80 5 80以上7 2.2.4依据厂内生产专用图面之要求进行检验,并记录10PCS之特性测试值及尺寸 之PIN长、排距于检查成绩表上。外观、无铅制程要求不作记录,只于检查 成绩表中分项判定栏中判定即可。 A.不论判定结果如何, 一律交经品管主管或副理签核后方可将产品作 入库或退货作业。 B.所有判定结果皆以品管副理判定为准,但如有误判或争议时,所 有品管部人员皆有义务提出,以确保产品之品质水准。 2.3 定义: 2.3.1缺点分类: A.严重缺点: 可能危害人身安全或影响公司商誉之缺点。 B. 主要缺点: 主要特性功能不符合SPEC之要求及不能达成品制品之使用目的。 C. 次要缺点: 不至于降低产品原有之功能或目的的其它缺点。 2.3.2抽样及判定依据:
SMT无铅制程工艺要求及问题解决方案
一、锡膏丝印工艺要求 1、解冻、搅拌 首先从冷藏库中取出锡膏解冻至少4小时，然后进行搅拌，搅拌时间为机械2分钟，人手3分钟，搅拌是为了使存放于库中的锡膏产生物理分离或因使用回收造成金属含量偏高使之还原，目前无铅锡膏Sn/Ag3.0/Cu0.5代替合金，比重为7.3,Sn63/Pb37合金比重为8.5因此无铅锡膏搅拌分离时间可以比含铅锡膏短。 2、模板 不锈钢激光开口,厚度80-150目(0.1-0.25mm)、铜及电铸Ni模析均可使用。 3、刮刀 硬质橡胶(聚胺甲酸酯刮刀)及不锈钢金属刮刀。 4、刮刀速度\角度 每秒2cm-12cm。（视PCB元器件大小和密度确定）；角度:35-65℃。 5、刮刀压力（图一） 1.0-2Kg/cm2 。 6、回流方式 适用于压缩空气、红外线以及气相回流等各种回流设备。
7、工艺要求 锡膏丝印工艺包括4个主要工序，分别为对位、充填、整平和释放。要把整个工作做好，在基板上有一定的要求。基板需够平，焊盘间尺寸准确和稳定，焊盘的设计应该配合丝印钢网，并有良好的基准点设计来协助自动定位对中，此外基板上的标签油印不能影响丝印部分，基板的设计必需方便丝印机的自动上下板，外型和厚度不能影响丝印时所需要的平整度等。 8、回流焊接工艺 回流焊接工艺是目前最常用的焊接技术，回流焊接工艺的关键在于调较设置温度曲线。温度曲线必需配合所采用的不同厂家的锡膏产品要求。 二、回流焊温度曲线 本文推荐的无铅回流焊优化工艺曲线说明(如图二):推荐的工艺曲线上的四个重要点: 1、预热区升温速度尽量慢一些(选择数值2-3℃/s)，以便控制由锡膏的塌边而造成的焊点桥接、焊球等。 2、活性区要求必须在(45-90sec、120-160℃)范围内，以便控制PCB基板的温差及焊剂性能变化等因数而发生回流焊时的不良。 3、焊接的最高温度在230℃以上保持20-30sec，以保证焊接的湿润性。 4、冷却速度选择在-4℃/s。 回流温度曲线如下：（图二）
深圳市某电子公司无铅制程作业规范
1.0 目的: 此份文件被视为RD相关产品之无铅作业规范，针对现有锡铅制程产品即将转换无铅制程，与未来新产品开发与产品上所使用材料认证，均需通过此无铅作业标准与测试方法，以达到完全符合无铅化制程作业之品质保证与本公司对环境之承诺。 2.0 适用范围:本公司相关产品。 3.0 相关资料:产品限用物质(RoHS)管理规范 IPC/EIA/JEDEC J-STD-002B IPC/EIA/JEDEC J-STD-033A 4.0 通则说明: 4.1 无铅产品使用之零件，材料及生产过程，要求不违反RoHS 未来相关指令。 4.2 无铅产品层次及相关要求如下: 使用于产品锡条，锡线，锡膏含铅量需800ppm 以下。 使用于产品上材料含铅量需800ppm 以下。 成品含铅量需800ppm 以下。 ※本文所谓ppm 是指重量比，即1ppm=1mg/1kg。 4.3 后续新产品开发设计属于无铅制程，研发单位须依循无铅制程作业规范要求。 5.0 无铅焊锡合金: 5.1 无铅焊锡合金液态，熔解温度约217℃，必须在260℃时可用，因大多数电子零件能容忍的温度极限为 260℃，10s，避免零件和电路板焊接过程中损伤。 5.2 RD相关产品已经接受使用迴焊及手焊合金是:锡/银(3.0-4.0)/铜(0.5-0.9)。 5.3 所有焊接零件的端点，PIN 脚必须与合金相容，其过程详述于第7，8 章节焊接要求。 6.0 可接受焊接的完成表面: 6.1 零件于转移时期2005 年6 月1 日至2005 年9 月31 日的可接受焊接的表面的一般准则: 处于转移时期如果零件焊接表面已经被改变时这些零件必须符合一般锡铅制程及无铅制程锡/银 (3.0-4.0)/铜(0.5-0.9)之相容性。 6.2 零件已完全无铅化生产2005 年9 月1 日起的可接受焊接的表面的一般准则: ※锡铅镀层不被接受。 ※此时不同的无铅镀层是开放讨论及评估。 7.0 DIP 零件焊接要求: 7.1 沾锡性测试是评估符合无铅零件本身焊材，端点，PIN 脚于浴锡作业中之沾锡性要求，检验方法如下: 浴锡温度:235±5℃，浴锡时间:3~5 秒。 浸锡部份最少有95%的面积为新锡层所覆盖。 7.2抗焊接热能力测试，是评估零件本身与印刷电路板组装时，所承受热冲击对零件的可靠度要求，检验
无铅制程导入流程
无铅制程导入流程 距离2006年7月1日电子产品全面无铅化的日子越来越接近了,电子业界为了符合此一潮流都正在如火如荼的进行各项相关制程的变更,然而在变更的同时势必会发生许许多多的问题,这些问题该如何克服?在导入无铅制程的同时,又该注意什么事情?如何制定无铅制程导入的流程?以下的说明希望能够提供给电子业界先进一些帮助。 在无铅制程当中要了解的事项繁多,因此建议先从以下7大方向来加以讨论： 1. 各国相关无铅法令 2. PCB基板材质的选择 3. 无铅零件材质的选择 4. 焊接设备应注意事项 5. 焊接材料的选择 6. 制程变更 7. 可靠度试验 1. 各国相关无铅法令: 1.1 欧盟 目前欧盟已针对电子产品发出禁铅令,并拟定所谓的RoHS指令,此条文 中明确规定”铅”,”汞”,”镉”,”六价铬”,”PBB”,”PBDE’s”这六项物质不得 存在或者超出所规定的含量,并规定所有的欧盟成员国必须于2004.8.13 以前完成立法,并于2006.7.1正式执法。以下为这六项物质可能冲击的 产品。 目前使用的电子产品 铅电机电子设备,电池,铅管,汽油添加剂,颜料,PVC安定剂,灯泡之玻璃,CRT,或电视之阴极射线管,焊接材料…等 镉被动组件,焊接材料,红外线侦测器,半导体,PVC…等 汞温度计,感应器,医疗器材,电讯设备,手机….等 PBB&PBDE’s各式电子产品,PCB,组件,电线,塑料盖….等 1.2 日本 日本电子工业发展协会(JEIDA)、日本工业规格协会(JIS)…等都已经 正在进行草拟各种相关的无铅规格要求,在此之前,日本各相关知名厂 商如SONY,NEC,HITACHI,PANASONIC,TOSHIBA….等等都已经明定出禁铅的相关条文(例如SONY 之SS00259) 1.3 美国 美国的电子业界原先针对导入无铅化制程的态度原本就不是那么积极 但是在世界环保潮流的推波助澜下,包括NEMI协会及一些世界知名 的电子大厂(例如HP,DELL,IBM….等)都已经拟定禁铅的时程。 1.4 中国 目前全世界最大的电子产品生产基地”中国”,针对无铅化的到来,已制定”电子信息产品污染防治管理办法”并预计于2005年1月1日起开始施行。 2. PCB基板材质的选择 目前可用在无铅制程上的PCB基板不外乎有六种材质可以选择: a. 镀金板(Electrolytic Ni/Au) b. OSP板(Organic Solderability Preservatives) c. 化银板(Immersion Ag)
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;
无铅制程管制办法
无铅制程管制办法 1.0目的。 控制不良品，保障公司的无铅制程的顺利进行。 2.0使用范围 本公司所有无铅制程。 3.0 内容 3．1 SMT车间 3．1．1 锡膏的管制： A锡膏的储存:所有无铅锡膏都必须有特殊的标识有铅锡膏区分，并且单独用冰箱保存，保存的条件:0℃-10℃的温度下密封保存，有效期为6个月。（注：新进锡膏在放冰箱之前贴好状态标签，注明日期并填写《锡膏、红胶进出冰箱管制表》; 生产结束或因故停止印刷时，钢网板上剩余的锡膏或红胶放置时间不得超过1小时 B 锡膏的使用: 回温：将原装锡膏瓶或红胶从冰箱取出后，在室温21℃-27℃时放置时间不得少于4小时，使之充分回温之室温为宜注意最长的回温时间不得超过八小时，并在锡膏瓶或红胶瓶的状态标签纸上写明解冻时间，同时填好《锡膏、红胶进出冰箱管制表》; 锡膏搅拌 手工：用搅拌刀按同一方向搅拌5-10分钟，以合金粉与助焊剂搅拌均匀为准。自动搅拌机：按照《AV30锡膏搅拌机作业指导书》方法进行。在使用时仍需用
手工按同一方向搅动1分钟 使用环境: 温度范围：21℃-27℃湿度范围：30%-65% 使用投入量：半自动印刷机，印刷时钢网上锡膏成柱状体滚动，直径为1-1.5mm 即可。 使用原则: 新锡膏开瓶后必须八小时内使用完毕,如果未使用完则必须报废3．1．2 无铅产品的生产原则上需要固定生产线生产，如果是试产不能固定生产线则必须要求在生产之前培训该生产线所有作业员工，使之了解无铅产品与有铅产品的异同及其注意事项 3．1．3 无铅印刷：印刷无铅产品之前必须将印刷机的刮刀、钢网、搅拌刀清洗干净，上面不能任何残留物，并且注意无铅印刷的工艺参数与有铅工艺参数不尽相同，印刷时须重新设定工艺参数；印刷完毕后须检查印刷质量以保障流入下工序的都是良品； 3．1．4 贴片：因为无铅锡膏的表面张力教大，所以贴片要求贴准确，不能有偏位等不良； 3．1．5 回流因为无铅锡膏的融点温度高所以温度曲线及设定有所不同，我公司采用的无铅合金为SN 96.5% Ag 3.0% Cu 0.5%融点温度为217度；结合我公司的产品对温度曲线的要求为：A 预热温度：室温——140度的升温速度为 1.5-3度/秒； B 恒温：140——170度的时间为60-150秒 C 170——217度的时间设定为20-50秒 D 峰值温度 230-240度E 217度以上的时间设定为40-60秒 3．1．6 QC检验由于无铅焊接的焊点表面比较粗糙，外观检验的标准必须单独有一套检验标准区别有铅检验标准，由于无铅制程在我公司是首次导入，如果生产时还没有无铅检验标准，则可以按照我司现有的有铅检验标准的下
ROHS员工培训
无铅制程技术岗位培训 起草: 彭志均 日期: 2005.02.01 核对:黄怡芳 日期:2005.02.21 1. 无铅制程培训的目的 目的: 能让所有工作人员认识到铅对人体的危害性. 范围: 适用于所有制造有关到铅的行业 2. 铅的用量及对人体的危害性 1). 铅的用量: 各种行业使用铅的历史已有千年以上,目前全球之年用量约在500万吨左右,其中81%是用于蓄电池,其次是氧化铅白色涂料与武器,两者用途也约在10%左右,是大家用铅的三种去处. 其实真正用在电子产品之焊接工业者,也只不过是0.49%而已,但由于其散布范围太广,而且非 常不易回收与再利用,是故所造成的污染危害则不能不算严重! 2). 铅对人体及危害性 铅是一种有毒的重金属，人体过量吸收铅会引起中毒，吸入低量的铅则可能对人的智力、神经系统和生殖系统造成影响，铅化合物很容易渗入地下水,将成为饮用水的潜在危机.以日本为例,其环保法规中即要求地下水的铅不可超过0.3ppm(0.3mg/l),至于美国更在其 EPA (Environmental Protection Agency美国环保署) CFR(Center for Future Research 未来研究中心) 141中,规定饮用水的铅含量更严格到上限只有15 ppb(0.015mg/l)的微量.如再按美国环保署EPA40 CFR261中TCLP毒物溶出之试验时,铅的最高溶出量只能分析到5mg/l,而一般电子产品各种焊点中的含铅,废弃后在自然界的流失量(Leaching out),即高出上述溶出试验的数百倍之多,如此危险能不令人戒慎恐惧小心翼翼. 为什么有铅物料对社会造成影响? 堆填区内被废弃的PCBs 不断增加
无铅焊接工艺要求
随着电子产业的发展，铅波峰焊电子产品也得到了很好的应用。铅波峰焊电子产品的制造涉及利用铅焊料合金将铅元件装配到铅印刷电路板上。学术界及工业界针对的关键问题包括铅焊料合金的选择、铅焊料合金的性质特点及在各种应力负载条件下的性状，铅制造、物流及知识产权问题、铅装配可靠性评价。 1. 含铅焊接材料对环境的影响： 由于Pb是种有毒的金属，对人体有害。并且对自然环境有很大的破坏性。 2.无铅焊接的起源： 由于环境保护的要求，特别是ISO14000的导入，世界大多数开始禁止在焊接材料中使用含铅的成分。日本在2004年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备。欧美在2006年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备。据估计，中国没有多久也将采用无铅焊接。因此，在这种情况下，电子材料开始生产无铅焊料。 3.焊丝的氧化速度特性示意图 A. 焊丝在室温24℃的氧化速度的数值=5。 B. 焊丝在其他温度下的氧化速度的数值=该温度氧化速度/室温24℃的氧化速度×5。 说明：焊料的组成成分不同，其氧化速度不样。 4. 有铅焊丝及无铅焊丝的区别： 成分区别 通用6337含铅焊丝组成比例为：63%的Sn;37%的Pb。l 无铅焊丝的主要组成：96.5%Sn;3.0%Ag;0.5%Cu 二：熔点及焊接温度： 温度 焊丝种类熔点焊接温度
6337含铅焊丝183℃350℃ 无铅焊丝220℃390℃ 5. 使用无铅焊丝，对现有焊台产生的影响 温度 焊丝种类熔点焊接温度焊接速度 6337含铅焊丝183℃350℃大约4秒/个 无铅焊丝220℃390℃大约6秒/个 产生问题l A. 焊点的氧化严重，造成导电不良、焊点脱落、焊点不光泽等质量问题。 B. 工厂的产能下降。 6. 生产厂的解决方案 A.提高焊台的功率：从60W提高到100Wl 提高焊笔的导热性能：改变焊笔的结构，将烙铁头与发热体做成整体。 缺点：由于烙铁头与发热体整体化，使用户使用成本出现巨大提高。 B.提高焊台的功率：从50W提高到80Wl 提高焊笔的导热性能：改变导热材质。由般合金改为贵金属，大提高导热性能。 优点，基本不增加用户的使用成本 7. 争论：在使用焊台的时候，是否需要氮气保护和提供预热： 根据个人观点，不需要提供氮气保护和提供预热。
无铅波峰焊接工艺
无铅波峰焊接工艺 介绍无铅波峰焊工艺的特点，并从波峰焊接工艺流程分别介绍了无铅波峰焊设备的各个子系统。从无铅焊料的润湿性、易氧化性、金属间化合物的形成特点等方面分析了无铅焊接相对于锡铅焊接的工艺特点，提出了无铅焊接过程中应注意的问题及解决的方法。 从无铅焊接工艺特点分析，整个波峰焊接过程是一个统一的系统，任何一个参数的改变都可能影响焊接接头（焊点）的性能。通过分析需要对波峰焊接过程中的参数进行优化组合，得到优良的焊接接头。 综观整个波峰焊工艺过程，包括助焊剂涂敷系统、预热系统、波峰焊接系统、冷却系统和轨道传输系统。每个系统对整个焊接工艺来说都是非常重要的，直接影响到PCB焊接的质量。 在得到一个良好的波峰焊焊接质量来说，还需要有最重要的三点：被焊件的可焊性、焊盘的设计、焊点的排列。这三个条件是最基本的焊接条件。 下面我们就波峰焊的各个系统进行逐个的分析： 一：助焊剂涂敷系统 无铅波峰焊助焊剂采用的涂敷方法主要有两种：发泡和喷雾。在此我们主要介绍一下喷雾，喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法，它可以精确地控制助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置，将助焊剂雾化后喷到PCB 上，预热后进行波峰焊。影响助焊剂喷量的参数有四个：基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚控制在1-10微米之间。 对于无铅波峰焊来说，由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差，为了保证良好的焊接质量，对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷，而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时，就会使PCB 焊后残留物过多，影响外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火，影响发热管的使用寿命，当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时，就可能造成漏焊、虚焊或连焊。 二：预热系统 在基板涂敷助焊剂之后，首先是蒸发助焊剂中多余的溶剂，增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。如果粘性太低，助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出，造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性，加快焊接过程。在预热阶段，基板和元器件被加热到100-105℃，使基板和熔融接触时降低了热冲击，减少基板翘曲的可能。 在通过波峰焊接之前预热，有以下几个理由： 1.提升了焊接表面的温度，因此从波峰上要求较少的温带能量，这样有助于助 焊剂表面的反应和更快速的焊接。 2.预热也减少波峰对元器件的热冲击，当元器件暴露在突然的温度梯度下时可 能被削弱或变成不能运行。
浅谈水平无铅喷锡工艺
浅谈水平无铅喷锡工艺 Mascon高级销售服务工程师李光华 简介 我自95年入PCB行业以来一直都服务水平喷锡工艺,对水平喷锡的工艺非常了解,因环保问题欧美在2006.01.01及我国在2010年全面禁含有铅的PCB产品,所以国内大型的PCB厂都在计划使用无铅喷锡..Mascon 公司是专业代理无铅的材料和设备,下面我来阐述水平无铅喷锡工艺. 设备 Mascon代理的英国生产的Cemco系列机型（CemcoC、CemcoD） 物料 Mascon代理的.Polaris(百利牌)T-995锡银、T-993锡铜合金锡巴. Mascon代理的.Polaris(百利牌)F-200-EL Horizontal Solder Leveling Flux. Mascon代理的.Polaris(百利牌)O-300-EL Horizontal OIL 设备简介 Cemco公司是英国专业制造水平喷锡机的公司,他们在制造其它机型的基础上累积了30年的经验设计制造出新一代的水平喷锡机Alchemy机型.Cemco Alchemy水平喷锡机是一种带触摸屏电脑全自动化控制的机器,该机操作简单,保养方便快捷省时,且保证有97%的一次性的合格率.Cemco机是目前能够作无铅喷锡的水平喷锡机,在德国有工厂用该机型开始大批量生产无铅板子.在国内,Mascon为惠亚、德丽、依顿等大型线路板厂作了一些无铅试板,这些板经过各公司分析都能满足他们的要求. 物料简介 1)T-995锡银合金Sn99.5%/Ag0.5%T-993锡铜合金Sn99.3%/Cu0.7%
F-200-EL松香是专门为CemcoAlchemy机研发出来水溶性的低酸无铅喷锡助焊剂,其低酸性的材料对机器的腐蚀非常低,并且能有效地清洁板子铜表面的杂质来降低板面的离子污染. F-200-EL松香的物理特性 3)O-300-EL高温油是专门为CemcoAlchemy机研发出来的一种承受高温无铅合金长S寿命高清洁润滑油,其烟雾少,能有效的抑制锡渣、碳化物的产生,使用寿命达到96小时. O-300-EL高温油的物理特性 机器性能 1)生产板面积最小230mm X 152mm,板子对角线270mm. 最大610mm X762mm. 在45度角能生产458mm X 610mm或更小的板子. 2)生产板厚度可以生产0.25mm---6.35mm的板子. 3)生产速度最快可达到17m/min. 4)锡面厚度根据客户试板的测量数据表明,PAD及IC位的锡厚都可以达到要求.
无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施
无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施 摘要:无铅化电子组装中,由于原材料的变化带来一系列工艺的变化,随之产生许多新的焊接缺陷。针对表面裂纹、表面发暗及二次回流等缺陷进行了机理分析,并给出了相应的解决措施。 关键词:无铅;焊点;表面裂纹;表面发暗;二次回流 无铅化制程导入过程中,钎料、PCB焊盘镀层及 元件镀层的无铅化工艺逐步得到广泛应用,随之产 生的各种焊接缺陷,比如表面裂纹、表面发暗及二次 回流问题等困扰着实际生产的顺利进行。本文主要 针对以上提到的几种主要缺陷进行原因分析并给出 相应解决措施。 1 表面裂纹(龟裂) 由于PCB基板材料及PCB上铜箔导线、铜过孔 壁及元件引脚之间的热膨胀系数存在差异,焊接过 程中PCB在Z轴方向出现的热膨胀远大于铜过孔 臂的热膨胀,从而引起焊点和焊盘变形,如图1所 示。即使PCB通过了波峰,但大量密集焊点固化热 量传导至板材而使PCB继续处于热膨胀状态。一 旦固化热能辐射结束,焊点就开始缓慢下降至环境 温度,PCB开始冷却恢复平板状,这就在焊点表面产 生很大的应力,引起焊盘起翘或焊点剥离(有Pb、Bi 污染时)或表面裂纹,如图2所示。
表面裂纹是无铅波峰焊工艺中通孔焊点上出现 的新缺陷,如图3所示。在接触波峰面焊点表面出 现一肉眼可观察到的裂纹。IPC-610-D指出:只 要裂纹底部可见,且没有深入内部接触引线和焊盘影响电气及力学性能就判定为合格,但实际生产中应尽量避免表面裂纹的产生。 1. 1 产生机理 PCB离开波峰焊点开始固化期间,焊点开始从 PCB顶部至底部逐渐固化,由表1可以看出引脚和焊盘比热容小、热导率大,冷却时近元件引脚的焊点顶部和焊盘边缘也最容易冷却先固化,其次是与低温空气接触的焊点表面同时形成一层表皮。在后续固化过程中,由于焊点内部热量要释放,其热量会流向引脚,导致大块钎料凝固过程期间元件引脚继续膨胀而PCB在Z向持续收缩。在这种情况下,再加上无铅钎料本身具有4%的体积收缩率和非共晶特性在近表面内部存在一定固液区,导致早先凝固表面强度降低。如果焊盘与PCB之间粘合力足够强, 那么焊点上产生的应变应力就会引起表面裂纹的产生。当实际发生的应变量超过材料本身所具有的塑性变形能力时,材料就会发生开裂,因此裂纹一般从高应力应变位置产生,由图3可见主要位于焊点表
处理工艺的有效工具
处理工艺的有效工具—PWI 希望能确保电子产品能以最高品质被制造出来，以及能够快速而又以最低的成本被制造出来，这都是电子制造业界中的目标。尤其是在目前竞争情况日益激烈，客户要求日益严格，以及制造服务的利润日益收缩的形势下，如何以最快和最节省金钱的做法来制造出品质有保证的产品，更是家家关注的课题。 SMT技术的出现，虽然给人们带来了不少产品性能方面和制造成本方面的好处，但也同时带来了许多技术上的问题。它在技术上的复杂性、面广和高度综合性、以及快速的发展使到我们在确保制造品质和生产效率上受到比插件技术时代更严峻，更多方面的挑战。其竞争之难度，甚至使到制造利润相对于品牌、设计、销售等方面的利润来说，是个不值得投入的业务。而促使一些大公司放弃了“制造”这一部分的业务。不过按笔者的观点，制造业并非无利可图。而是我们业界中太多用户忽略了去掌握相关的技术知识，小看了它的复杂度，以及没有意识到它巨大的潜在盈利机会罢了。 在本区域的大多数国家中，一贯以来由于处于经济发展的阶段，使大多数的制造商都较偏向于注重成本。对于品质方面照顾得较为不足。而也由于一路来缺乏对它的关注，造成认识不足，而发展到竟然觉得SMT技术没有什么难处。甚至有许多人认为因为SMT已是20年历史的工艺，所以没有什么需要改进、没什么技术“看头”和“可搞”的。其实对于有深入了解这门技术的人来说，我相信都会同意我的看法，就是我们绝大部分的用户，离开技术的优化点还是颇有一段距离的。 在生产力和投资效益上，低于50%的大有人在。在质量方面，没有多少工厂能很肯定的对下一个产品的质量作出保证；没有多少工厂能对自己制造出来的产品的寿命进行预测；也没有多少工厂能清楚的解释如果不值得做零缺陷，什么合格率是绝对合理可控的。一些有出来说的，也常因为商务形象理由，或“以为是”的情况居多。以为如果我们广泛和深入的考察、交流和研究的话，我们不难发现，即使是采用ISO，或是SPC，或是DOE，或是Cpk等被认为最先进的工具做法的，其目前的科学性还不足于应付我们市场中所“要求”和“承诺”的。Cpk值为1.5的工艺能力，对产品的可靠性和性能的影响是什么？翻修好的产品和直通合格的产品在质量上有什么差距？Cmk和Cpk的关系是什么？是否通用？可以换算吗？他们又和现场使用的SPC结果是什么关系？这种种都表示了我们还有许多路要走，才能较好的谈“零缺陷”，谈“品质第一”等等。 要能够确保生产产品的品质，实施工艺管理是唯一的途径。工艺管理包括了工艺研究开发、工艺设计、工艺设置、工艺调制、工艺管制和工艺改进六个部分。前五者都是基本要求，而第六项是使水平更稳定或提升到更高的层次。原本在理论上如果前五项都做得好时，第六项是不需要的。但由于SMT技术复杂，不可能在很短时间内学习到用来处理所有问题所需的技术。加上SMT的发展和新技术的推出速度较快，所以在实际工作中，第六项也是少不了的。 在品质的竞争上，我们目前绝对有许多机会。这是因为业界中能处理好这六个方面的工厂并不多。在做法上、管理系统上、技术知识和工具上等等，我们都还不处于理想状况。在科学管理中，我们都知道处理问题时必须具备和经过四个活动环节，
无铅作业规范
无铅作业规范 一．目的 使本公司顺利导入并实施无铅工艺，确保无铅产品的加工符合标准； 二．适用范围 适用于许继电子公司无铅产品加工； 三．参考文件 《RoHS培训教材》 四．职责 工程部 制订无铅作业规范； 负责无铅工艺的导入、培训及实施； 生产部 依据无铅作业规范，进行规范性操作； 品质部 依据《无铅作业规范》对产品制程进行督查； 五．管理细则 零部件采购： 1、无铅化电子组装所涉及的零部件、焊料、助焊剂、清洁剂、胶带、标记等不得含有汞、 镉、铅、六价铬、聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）六种禁用物质，简称为无铅材料。 2、供应厂商的认定：应鉴别、选择、发展和确定具有能力制造提供无铅材料的供应厂商， 作为无铅化电子组装所使用的材料的来源； 3、无铅化电子组装所使用的材料要求通知、交付到供应厂商； 4、要求厂商提供证明其符合无铅要求的相关资料文件，并在包装及零件上作无铅的标识； 5、材料的采购定单必须明确指明无铅要求。 IQC： 1、进料检验中对于厂商提交无铅材料的出货检验报告和测试报告等文件，必须进行确认， 并作为品质记录保存；
2、对于无铅材料和有铅材料必须予以严格区分，不可以混杂放置； 3、检验完成后，必须对合格材料贴上合格标签或无铅标签。 员工规定： 1、参与无铅生产人员必须经过相关培训，否则不能参与无铅生产； 2、参与无铅生产人员所戴的防静电手套必须保持洁净； 3、无铅生产人员与有铅生产人员不得交叉作业。 无铅相关文件规定： 1、无铅产品所使用的图纸（使用绿色封面）、作业指导书、流程图必须有无铅标识。 辅料存放及使用规定： 1、无铅焊膏应单独存放并作明显的无铅标识； 2、无铅物料应单独存放并作明显的无铅标识； 3、生产无铅产品使用的网板应单独存放（使用无铅网板专用存放柜）； 4、清洗网板或无铅线路板使用的脱脂棉、无纺布、无纺纸不能与有铅清洗混用。 本公司的标签如下： 无铅 清洗规定： 1、无铅PCB清洗区应与有铅PCB清洗区分离并作明显的无铅标识；
无铅焊锡制程及其特性
无铅焊锡制程及其特性 锡/铅（Ti n/Lead）成分的焊锡是电子装配中最常用的焊锡，可是，在去年，整个工业出现一股推动力向无铅焊锡转换。其理由是人们越来越了解有关铅的使用及其对人类健康的不良影响。 与铅有关的健康危害包括神经系统和生育系统紊乱、神经和身体发育迟缓。铅中毒特别对年幼儿童的神经发育有危害。 已有法律来控制铅的使用，例如，铅在铅锤、汽油和油画中的使用有严格的规范，在美国从1978年起，铅在消费油画中的使用已被禁止，其它相关的法规在美国、欧洲和日本正在孕育之中。表一显示了铅在各种产品中的使用量，蓄 电池占铅用量的80%，电子焊锡大约占所有铅用量的0.5%，即使铅在电子焊锡中的使用被禁止，也不能解决全部的铅中毒问题。可是，电子焊锡中的0.5%的铅数量上还是可观的。 代替铅的元素 电子工业正在寻找无铅焊锡，能够取代普遍接受和广泛使用的锡/铅焊锡。研究与开发的努力集中在潜在的合金上面，这种合金要提供与锡/铅共晶焊锡相似的物理、机械、温度和电气性能。表二是可以取代铅的金属及其相对成本。 表二、替代铅的材料及其相对价格
除了成本之外，还必须了解考虑作为铅替代的元素的供需情况。如表三所示, 含铋合金从可利用资源的出发点上是无希望的，现在可利用得铋供应可能被全部 用完，如果将此合金广泛用于正在蓬勃发展的电子工业。表三、美国矿产局有关不 从表二所显示的潜在替代金属的相对价格看，很明显，许多无铅焊锡将比其替代的锡/铅焊锡贵得多。例如，铟（In）是用来取代铅的主要元素之一，但它是一种次贵重金属，几乎和银一样贵。可是应该注意，所建议的焊锡合金的高成本在决定最终产品价格时，并不象最初所显示的那么重要。因为所需的量少，在装配中，和其它成本因素如：元件、电路板及装配相比，焊锡成本几乎不重要。所选合金的性能是非常重要的。 无铅焊锡及其特性 和温度、机械、蠕变、疲劳特性一样，熔化温度点是最重要的焊锡特性之一。表四提供了现时能买到的无铅焊锡一览表。 表四、无铅焊锡及其特性
最新无铅制程培训资料
Lead-Free Manufacturing Engineering Training module for Technicians Chinese Rev Translated By: HUA-ME Lead Free team Oct, 2004 A dvanced M anufacturing E ngineering
Lead (Pb) Free’s Background, why to apply Lead free (推行无铅化的背景, 为什么要推行无铅化) Pb is harmful for Human’s health and environment (铅对环境及人体健康是有害的) Marketing and Legislative require to apply Lead (Pb) free, Especially in Electronic and Equipment. (市场及立法机构要求推行无铅化, 尤其是在电子电气设备中. EU (European Union) requires to meet Rohs requirement from Jul.1,2006. Including Pb Free requirement (欧盟要求从2006年7月1日起在电子电气设备中禁止使用包括铅在内的六种有害物质) Industry standard for Lead Free is Less than 0.1% Pb by weight in a products. (无铅的现有工业判定标准是产品中铅含量必须小于产品重量的0.1%.
Lead Free’s impact and affect to Electronics industry (无铅化对电子电气工业的冲击与影响) Solder material (焊接材料) Solder material have to change from Sn/Pb alloy to Sn/Ag/Cu or Sn/Cu alloy mainly. (焊接材料不得不从以锡铅合金为主转向以锡银铜合金或锡铜合金为主.) Solder material changing lead to the overall changing and impact in Electronics Industry, due to high soldering temperature of SAC alloy. (因为锡银铜合金的高焊接温度导致电子工业的全面转变与影响) From Component manufacturing and PCB assembly process, it has to do compatible changing for Lead Free (从元件制造到PCB组装制程, 不得不作出同无铅化相一致与兼容的变更) Viewpoint from different aspect, we can say the root impact and change is sourced from the High soldering temperature (从某种不同的角度看, 我们可以说根本性的冲击与变更来源于焊接高温)
产品无铅制程注意事项
產品無鉛制程注意事項 一﹑作業要求﹕ 1.材料的儲存﹐無鉛材料與有鉛材料必須作好標示區分儲存﹐避免材料在儲存過 程中相互接觸而產生感染﹔ 2.無鉛制程要采用專人專線作業﹐在作業過程中并用“LF”作標示﹐表示為無鉛 制程作業﹔ 3.采用無鉛制程作業的產品要與現生產的有鉛制程產品作完全的區隔﹐避免兩種 不同制程的產品相互接觸而感染﹔ 4.在生產作業過程中所使用的工治具﹑設備﹑膠盆等要進行徹底的區分﹐不能混 合使用﹐并做好無鉛標示以便區分。避免兩種不同制程的產品通過其它路徑相 互感染﹔ 5.本次無鉛制程的導入試作﹐目的是針對產品的外PIN無鉛化﹐固在作業過程中 要特別注意的是在端子焊接后的品質管控。 6.產品端子焊接后的擺放整齊﹐不可重疊堆放。 7.半成品檢修指定使用無鉛錫絲﹐焊接烙鐵頭應指定使用全新的并作好標示區分。二﹑制程作業條件﹕ 1.半成品端子焊接前的工序與現時生產作業方法相同﹐不作方法變更﹐但使用工治 具應指定為無鉛專用。 2.端子焊接錫錫絲更改為無鉛材料﹐作業方法和焊接條件與現時作業條件方法一 致﹐針對焊接烙鐵頭應指定使用全新的并作好標示區分。 3.半成品/成品清洗與現時生產作業方法相同。 4.印字作業要求同現生產的作業要求相同﹐但印字模具要使用新的﹐不能同有鉛產 品的印字模具混合使用。 5.成品鍍錫使用錫棒為無鉛純錫﹐錫爐溫度設定為350±10℃﹐鍍錫時間為3±1秒﹐ 使用錫爐應從新申領全新的﹐并指定為專用和做好標示。 6.成品測試要求所使用的測試座的新的﹐不能同有鉛產品的測試座混合使用﹐避免 造成交叉感染。 7.無鉛產品燒機針對使用以前舊燒機板的IC座須先使用酒精清干淨后﹐再進行燒 機。 注﹕1.以上沒有提及的工序作業方法均與現時作業一致﹐但產品要注意區分 2.在生產過程中﹐作業人員必須同有鉛制程作業人員作完全的區分﹐工作台面要用洒 精進行擦清﹐制程作業要指定作業區域﹐并非無鉛作業人員不得接觸無鉛制程產品。 核准﹕審核﹕擬定﹕ 日期﹕
SMT无铅锡膏制程工艺设计规范
有限公司 支持性程序文件 页 码：1/5 标题：SMT无铅锡膏制程工艺设计规范版 本：A0 1 目的 为落实预防失误，不断改进的质量方针，规范公司无铅锡膏制程产品的设计工艺，规范公司无铅锡膏制程产品的制造工艺。 2范围 适用于有限公司（以下简称：）无铅锡膏制程(以下简称:无铅制程)产品的设计控制与制造工艺设置。 3 职责 工程部：依照研发部提供文件和设计样机，完成生产工艺的设计、选定相关使用耗材。完成炉温曲线的设计，钢板的开设及钢板开设文件的受控。对产品治具的评估，完成产品贴装程式的 制作和校正。完成工程样机的制作，生产过程的作业指导书，并完成SMT新机种试产报 告。完成产品贴装程式。 质量部：对样机的零件和耗材进行RoHS测试，完成测试报告。对无铅耗材及零件管控进行稽核，完成QC工程图。对产品无铅制程的流程符合RoHS进行稽核，完成产品的检验规范并根据 EBOM进行及时更新。 制造部：按照工程部提供之产品无铅制程作业指导书进行作业，维护生产车间日常5S。 研发部：提供产品的输出文件和样机。样机的产品规格书和零件规格承认书，并对不符合无铅锡膏制程技术要求的零件是否可用给出结论。零件耐温清单，可推荐使用之耗材。规定该产品 的IPC610D接受等级。按照此设计规范进行样机设计，并按照工程部给出的评审结果进行 进行必要修改，修改后的样机须在进行评审。 4 规范 4．1研发部无铅制程设计规范 4．1．1 根据研发部设计开发计划，在设计样机完成定型时，由研发部项目组向工程部和质量部提交样机，产品规格书（包括客户规格书与规格书），主要零件规格承认书(包括PCB、IC、BGA、 QFP及其他对热冲击敏感之零件)，EBOM（EXCEL格式）、PCB（PROTEL的PCB格式）、零件耐温清单（EXCEL格式）、制程种类确定对推荐耗材资料(耗材详细资料，应包括所含成分，推 荐炉温曲线等参数资料)等电子档文件和工程交接注意事项。 4．1．2研发部选用无铅制程产品的所有零件需符合RoHS。 4．1．3研发部在产品PCB制图时，因明确标识mark点允许的偏移量以及PCB的弯曲度。进行产品PCB 选型时需对PCB板玻化温度进行确认，以保证产品在过回焊炉后不会出现因玻化温度过低造成变形。如无法满足时，需明确告知工程部进行工装制具的方案设计以确保产品不变形。同时需对板材的热冲击性进行确认。标准如下(参考UL对板材热冲击性的要求)：
SMT无铅制程工艺要求及问题解决方案
SMT无铅制程工艺要求及问题解决方案 作者：林正忠责任编辑： 宋 爱群 发布日期： 2006 年09月13日 一、锡膏丝印工艺要求 1、解冻、搅拌 首先从冷藏库中取出锡膏解冻至少4小时，然后进行搅拌，搅拌时间为机械2分钟，人手3分钟，搅拌是为了使存放于库中的锡膏产生物理分离或因使用回收造成金属含量偏高使之还原，目前无铅锡膏Sn/Ag3.0/Cu0.5代替合金，比重为7.3,Sn63/Pb37合金比重为8.5因此无铅锡膏搅拌分离时间可以比含铅锡膏短。 2、模板 不锈钢激光开口,厚度80-150目(0.1-0.25mm)、铜及电铸Ni模析均可使用。 3、刮刀 硬质橡胶(聚胺甲酸酯刮刀)及不锈钢金属刮刀。 4、刮刀速度\角度 每秒2cm-12cm。（视PCB元器件大小和密度确定）；角度:35-65 5、刮刀压力（图一） 1.0-2Kg/cm2 。
6、回流方式 适用于压缩空气、红外线以及气相回流等各种回流设备。 7、工艺要求 锡膏丝印工艺包括4个主要工序，分别为对位、充填、整平和释放。要把整个工作做好，在基板上有一定的要求。基板需够平，焊盘间尺寸准确和稳定，焊盘的设计应该配合丝印钢网，并有良好的基准点设计来协助自动定位对中，此外基板上的标签油印不能影响丝印部分，基板的设计必需方便丝印机的自动上下板，外型和厚度不能影响丝印时所需要的平整度等。 8、回流焊接工艺 回流焊接工艺是目前最常用的焊接技术，回流焊接工艺的关键在于调较设置温度曲线。温度曲线必需配合所采用的不同厂家的锡膏产品要求。 二、回流焊温度曲线 本文推荐的无铅回流焊优化工艺曲线说明(如图二):推荐的工艺曲线上的四个重要点: 1、预热区升温速度尽量慢一些(选择数值2-3℃/s)，以便控制由锡膏的塌边而造成的焊点桥接、焊球等。 2、活性区要求必须在(45-90sec、120-160℃)范围内，以便控制PCB 基板的温差及焊剂性能变化等因数而发生回流焊时的不良。 3、焊接的最高温度在230℃以上保持20-30sec，以保证焊接的湿润性。 4、冷却速度选择在-4℃/s。 回流温度曲线如下：（图二）
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。 二、无铅化电子组装的概念 谈起电子组装，人们首先的印象是手工烙铁焊、浸焊、波峰焊、回流焊等组装工艺。因此，无铅化电子组装的第一个概念是，如果在这些组装工艺中采用的是无铅焊料产品（包括无铅锡丝、无铅锡条、无铅锡膏），那么所实施的就是无铅化电子组装。 接下来我们需要更广泛的思考。电子组装主要是指采用某种连接材料（主要是焊料产品）将各种电子元器件的外引线或金属端子与印刷电路板上的焊盘连接在一起。因此，我们就不能只考虑连接材料，还需要考虑电子元器件和印刷电路板。通常，电子元器件的外引线或金属端子表面带有金属镀层以提高其可焊性，而这种金属镀层通常为Sn-Pb合金。另一方面，为防止印刷电路板表面敷铜线的氧化，其表面通常也要涂敷一层金属，而这种金属也一般采用Sn-Pb合金。因此，广义的无铅化电子组装，就必须也同时采用无铅化的电子元器件和印刷电路板。