ROHS PCBA产品管理作业办法

1、Page:Page:1 1 Green globe our home Page:Page:2 2 q RoHS PCA制程概述 q RoHS物料選擇 合金選擇 元器件選擇 PCB要求 q RoHS 制程轉換 RoHS轉換方針 回流焊 波峰焊 焊接檢查 測試 重工與維修 q 可靠性驗證 q 鉛污染預防 Page:Page:3 3 RoHS PCARoHS PCA制程概述制程概述 RoHS制程的導入 RoHS產品定義為符合RoHS要求的產品, RoHS制程即為生產RoHS產品的制 造過程 . 對於對於PCAPCA制程制程, ,主要的主要的 RoHS RoHS 限制物質就是鉛限制物質就是鉛. . 所

2、以鉛的替代以及制程中鉛所以鉛的替代以及制程中鉛 的控制是我們的重點的控制是我們的重點. . 成功實現RoHS制程需要全面的制程定義,合理的材料選擇,和持續,條理化的 反饋檢查和分析。 RoHS 導入五步法: 1 選擇合適的焊料和設備 2 定義制程 3 開發健全制程 4 進行無鉛制程生產 q 5 管控并完善制程 RoHS Page:Page:4 4 RoHS PCARoHS PCA制程概述制程概述 RoHSRoHS對對PCAPCA制程影響概述制程影響概述 多數的現有制程不會有大的影響多數的現有制程不會有大的影響 元件元件/焊料成本增加焊料成本增加 無鉛焊接的污染問題會影響可靠性無鉛焊接的污染問題

3、會影響可靠性 更高的焊接溫度更高的焊接溫度 無鉛焊料較差的潤濕性無鉛焊料較差的潤濕性 需要更加嚴格的物料檢驗和管控需要更加嚴格的物料檢驗和管控 需要專用性能更好的設備需要專用性能更好的設備 Page:Page:5 5 RoHS PCARoHS PCA制程概述制程概述 RoHSRoHS制程的主要挑戰制程的主要挑戰 PCB與元件的兼容性問題與元件的兼容性問題 有關無鉛標識有關無鉛標識,測試驗證的工業標準還比較缺乏測試驗證的工業標準還比較缺乏 無鉛焊料的應用還不成熟無鉛焊料的應用還不成熟 制程中會出現更過的不良諸如空洞制程中會出現更過的不良諸如空洞,上錫上錫. 可靠性數據的應用與關聯可靠性數據的應用

4、與關聯 昂貴物料的成本控制昂貴物料的成本控制 更小的制程窗口更小的制程窗口 Page:Page:6 6 ItemsDetailsLead ProcessRoHS Process LaminatesLow Tg:135+/-50CHigh Tg:170+/-50C Surface finish HASL,OSP,Imm-Ag OSP, Imm-Ag MaterialLow temp. (2250C) High temp. (2600C) Plating finishLead bearing finishLead-Free finish P/NLead P/N ROHS P/N SolderAll

5、oySn63/Pb37 Sn96.5-Ag3-Cu0.5 Melting point. 1830C (Sn63/Pb37)217219 0C (SAC305) Max. Ramp 2.5 0C/S2um) 加厚純錫鍍層(10um) 保形塗層 Conformal coating 增加鎳基鍍層(Cu/Ni/Sn) 回焊錫鍍層減小壓力 蘸錫處理大間距元件(PTH) 在錫鍍層中加入其他元素(Cu,Bi) 嚴格控制錫鍍層制程 錫須介紹錫須介紹 Page:Page:1919 RoHSRoHS制程轉換制程轉換 Page:Page:2020 RoHSRoHS制程轉換制程轉換方針方針 RoHS轉換就是由目前的有

6、鉛產品生產向RoHS產品生產轉 換的過程 方案A是我們採取的. Option C Option A Option B Page:Page:2121 專門的RoHS生產線和作業區域 所有RoHS物料要標示並存放于指定區域 所有RoHS治具要標示清楚并與有鉛治具區分 所有參與RoHS生產之人員必須完成訓練和認證 所有作業辦法和操作手冊必須專用于RoHS RoHS RoHS 轉換我們要做什么轉換我們要做什么? Page:Page:2222 RoHS RoHS 教育訓練教育訓練 所有參與RoHS生產的人員必須經過相關教育訓練并認證 合格,實行佩證上崗. 不同的級別和工站進行不同的訓練,有訓練記錄, B

7、asic Personnal Branch 在焊接物表面形成一液態的保護膜隔絕高溫 時四周 的空氣,防止金屬表面的再氧化; 降低焊錫的表面張力,增加其擴散能力 焊接的瞬間, 促進焊錫與受熱元件和鍍層結合,順利完 成焊接。 無鉛制程對助焊劑的要求 1. 使用活性更強,或固含量更高的助焊劑 2. 助焊剂的热稳定性要求更高. 無鉛波峰焊無鉛波峰焊 Page:Page:3434 無鉛波峰焊無鉛波峰焊 在錫爐區域使用氮氣將會減少錫渣產生,同時提高焊料的潤濕性.氮氣 會減少板面和元件產生氧化,由此來彌補無鉛焊料潤濕性差的影響,尤其 對免洗助焊劑顯得更為重要. 氮氣也可以減少連錫和拉尖,可以改善較厚 板的通

8、孔填充效果. 通用的RoHS波峰焊溫度曲線的規格來自於助焊劑供應商的推薦,行業 標準的規定,客戶的要求, 以及工程經驗. 無鉛波峰焊溫度曲線示例 All parameters meet the defined specs. 管控項目管控項目 Peak Temp Preheat temp. Ramp up Max Delta Contact Time Pot Set Page:Page:3535 無鉛焊接的檢查無鉛焊接的檢查 與錫鉛焊點相比,無鉛的焊點光澤較暗,多粒,多坑 無鉛焊點延展性較差,外觀差異較大 由於如上差異,缺少經驗的人員可能會誤判 誤判的結果將會反映在冷焊,少錫,空焊上 RoHS制

9、程目檢的檢查標準可能要做修正 檢驗人員需要重新進行教育訓練,增強對無鉛焊接的認識 IPC-A-610是通用的板子裝配檢驗規範. 目前新版( (IPC-A-610D)IPC-A-610D)已經發行,其中增加了對無鉛焊接 的檢驗標準. X-Ray&AOI檢驗沒有大的影響,但需要針對無鉛工藝進行 重新設定. Page:Page:3636 無鉛制程無鉛制程ICTICT 無鉛焊錫表面殘留比較堅硬,ICTICT測試難度增大.為了能夠刺穿 表面殘留,達到更好的接觸效果, 需要更大的測試力和新型的 高彈力探針. 測試壓力的增加會加大測試治具對PCA及元件的損壞, 所以所 用的測試治具要經過應力測試和破壞性試驗

10、如紅墨水,切片等 驗證. 使用高彈力探針 Spear Chisel Serrated Probe typePicture Page:Page:3737 無鉛制程無鉛制程ICTICT 焊錫表面的堅硬和測試壓力的增大使得探針更易磨損.在RoHS免洗制程中,應 選用免洗探針. OSP表面處理是ICT的難點.一般需要在測試點上沾錫來提高測試性. 測試點沾 錫可以通過兩種方式來實現 : 測試點印刷錫膏,經回焊后形成有錫測試點(雙面制程). 選用鏤空的波峰焊載具,通過波峰焊來達到測試點上錫(單面制程). Page:Page:3838 維修與重工維修與重工 手工維修手工維修 SMT被動元件和小元件的重工使用

11、烙鐵,主動元件重工使用 熱風裝置 基於無鉛焊錫的特性,烙鐵溫度可達360400360400 0C.而且烙鐵 的功率也需要增大. 不同元件選擇不同的烙鐵頭 無鉛的維修目前還很不成熟(溫度和作業). 對於一些複雜的PCA或元件,還需要預熱以降低PAD受損. 为了得到合理的维修效果在重工时避免交叉污染 v 不同的助焊剂 v 不同的合金 Page:Page:3939 維修與重工維修與重工 BGA重工 BGA 重工工站需要更强大的加热設備SRT - 1100HR 重工系統需要有電腦來監控時間和溫度,溫度需 要用熱電耦來測量. 重工使用的錫膏印刷治具/設備應該能夠精確對 位,所印刷的錫膏量應該等同于正常印

12、刷制程. 當殘留不應響電氣性能時不需要清洗. 重工後應該有X-Ray檢查系統進行檢查. Page:Page:4040 維修與重工維修與重工 小錫爐/錫槽重工 PTH元件的重工使用專用的無鉛小錫爐 小錫爐實際上就是一個小型波峰焊, 小錫爐 需要有自動的錫波控制系統和預熱能力. 小錫爐的噴錫開口應該由元件的尺寸來設計. 材質使用耐腐蝕的鈦合金. 針對重工和維修,PCA浸泡在無鉛錫波的時間 必須嚴格控制,減少PCA受熱和元器件的損壞. 一般要求浸錫時間不超過15s. 錫樣成分需要要做檢驗,把污染降低到最小限 度. Page:Page:4141 RoHSRoHS產品可靠性驗證產品可靠性驗證 工藝驗證

13、- 目檢 - AOI - X-Ray 清潔度驗證 - 離子測試 - SIR & ECM 完整性驗證 - 推拉力測試 - 切片測試 - 紅墨水測試 - C-SAM - IST 測試 Page:Page:4242 焊點外觀檢驗焊點外觀檢驗( (SMT)SMT) OK NG Page:Page:4343 焊點外觀檢驗焊點外觀檢驗( (PTH)PTH) OK NG Page:Page:4444 X-RAY X-RAY 檢驗檢驗 BGADIMM E-CAP NG OK Page:Page:4545 切片分析切片分析 BGADIMM &E-CAPVIA OK QFP NG Page:Page:4646 鉛

14、污染預防鉛污染預防 Page:Page:4747 铅污染铅污染 由于在向無鉛工艺的转换过 程中仍然会有大量的锡/铅产 品生产和存在,因而產生铅污 染的機會很大. 过去一直认为無鉛合金中含 有铅是可以接受的. 实事上,無鉛体系中晶体结构 的金属间化合物是不溶的, 它 会在引脚边析出,在焊点处形 成空穴从而导致焊点失效. Page:Page:4848 铅污染铅污染 鉛作為雜質進入到焊點中會增加焊點的強度,但 會產生金屬間結晶結構,降低了焊點的延展性和 韌性,從而加大了焊點破裂的風險. 更重要的時,鉛的混入使得產品中鉛超標,就不可 以稱其為RoHS產品. 任何輕微的鉛污染都會嚴重影響焊點的可靠性 任

15、何悉知的鉛污染問題都必須得到客戶的承認 . 總之,要避免铅污染 Page:Page:4949 鉛污染的途經鉛污染的途經 制程中造成鉛污染的途經 在貼有RoHS標簽的產品含有超標的鉛雜質時進行 交貨. 在貼有RoHS標簽的產品實際上是有鉛產品時進行 交貨. 污染焊料槽,這樣就會連鎖造成許多其它電路板的 污染. 由於一些焊點的在進程中被錯誤的處理,造成污染. Page:Page:5050 鉛污染預防鉛污染預防 專綫生産專綫生産 波峰焊設備一旦被用於無鉛焊接，那麽它一般被專 用於無鉛焊接。 由於產線的規劃,這就意味著整條產線都必須在同一 時期内專用於處理RoHS波峰焊產品. 整個產品車間可分爲RoH

16、S產品製造部分和SnPb產 品製造部分。 要使得損失最小就要求仔細的考慮使得產線的轉化 與產品的轉化同步。 Page:Page:5151 鉛污染預防鉛污染預防 避免元件的混裝避免元件的混裝 要求供應商對每個RoHS元件提供一個獨立的料號. 不推薦在不使用獨立料號的情況下(比如以日期編號)進行RoHS轉換. 對於那些沒有供應商料號標致的元件,要求供應商提供一種方法來確 定其所供應的產品是RoHS的(比如不同的元件記號). 對新的RoHS元件指定新的內部料號. v P/N - G (ODM) v 直接使用客戶RoHS料號 ItemH.H P/NDescriptionVendorVendorP/NU

17、sageLocation 121-02400010-00-G IC,LPC Super I/O Controller,SCH5307,3.3V,QFP-128P,Lead-Free,SMD SMsCSCH5307-NS 1 U19 221-02900023-00-G IC, 2CH high definition audio codec, Realtek, LQFP-48P, Lead-free,SMDREALTEK ALC260-VE-LF 1 U514 W BOM (Example) ItemCustomer P/NDescriptionSupplierSupplier P/N Usage

18、 Location 1035-0020-000 CAP RoHS C0G 0402 18PF 50V 5% YAGEOCC0402JRNPO9BN1802C61,C60 SKYWELL0402CG101J500BA N ROHS BOM (Example) Page:Page:5252 鉛污染預防鉛污染預防 防止電路板混裝防止電路板混裝 當Sn/Pb和RoHS產品是在同一設備上生産時，一定 要將不同制程的電路板區分開。 當同一產品存在有鉛和RoHS兩種版本時,將它們放 到同一產線生產生產將會有很大的風險 要要 求求: : 以某種方法標誌RoHS產品,這樣便於區分. 標誌專用的產線和設備. 為RoHS和有鉛電路板的重工建立和標誌獨立的重 工區域. 當電路板經由非產線區域回到產線時,一定要確認 電路板是正確的種類. Page:Page:5353 鉛污染預防鉛污染預防 PCB的標識 IPC-166* & JEDEC-97*要求,使用不同合金的焊料和元件處理以及組裝應使用不 同的標籤標示. 1 e1e