无铅制程教材

无铅制程

推行无铅系统所需确认环节LEADFREEAREAMaterialsPCBComponentsPastePrinterMounterReflowAOIW/S

X-RAY

T/U

TestingP/SPCB于无铅制程中之选用与影响

焊性可靠性:锡铅板＞OSP版＞化金版

焊性平整性:化金版＞OSP版＞锡铅板

以业界使用状况而言,OSP&化金材质之PCB已是导入LeadFree之PCBMaterial主流(化银板于2002/Q3才正式采用)OSP版需注意双面版之焊接性衰退现象(尤其在BottomSide

是WaveSoldering时)

化金版需注意CostDown后之镀金厚度问题,方能确保质量稳定,同时成本也是考虑因素之一(疏孔)目前常用PCB之特点:化金板:平整度及接触性佳

易疏孔,Ni钝化,价格高…..化银板:导电性及焊点信赖度佳PCB烘烤易氧化,价格高….OSP板:平整度及价格低廉

分多次与单次回焊………..浸/喷锡:焊接可靠度高

平整度差……….SolderPaste于长期印刷中之影响OSnCH3CHCH3CH3COCH3CHCH3CH3CH3CH3OOCH3CHCH3CH3CH3COOH＋SnO(不断滚动,温度持续升高,氧化物形成加快)＋H2O増粘作用物质长期滚动与印刷提供热能所形成之反应松香类酸性物(Sn/Pb:9.5%;Pbfree:11%)

Sn并未消失5010015020010015020025050Sec.pre-heatsoakingcoolingreflow1.5~3.0oC/secBoC230~245oCT2T31.2~2.3oC/sec1.7~2.2oC/secT1CoC220250T1:preheattime:50~80secT2:dwelltimeduringsoaking:60~90secT3:timeabove220oC:15~40secRecommendReflowProfile(PF606-P(Sn-3.0Ag-0.5Cu)145~175oCTwinPeakReflowProfile(PF606-P(Sn-3.0Ag-0.5Cu)对于无法耐热制程之解决对策理想状况曲线※积分定义论:以不同之Tmax达到相同之液态点积分理论※所谓最佳之Profile需考虑voids,耐热性,亮点,推拉力…….综合参考之LeadFree对爬锡性之影响

Sn/Ag/Cu系列Sn/Pb系列D1D2D1:Itwillreducethebendingstresslimitonlead.D2:dependonIPC-610C&IPC-650TM(reliabilitytesting)LeadFree对Void(锡洞)之影响(a)金属酸化物与有机酸发生还原反应造成水蒸气生成2RCOOH＋SnO(RCOO)2Sn＋H2O↑(b)有机酸分子间酯化反应造成水蒸气生成

RCOOH＋R’OHRCOOR’＋H2O↑(c)活性不足…..?

Voids(问题解析)活性反应LeadFree对BGAVoid(锡洞)之影响(问题解析)LargevoidsLargevoidsIPC-7095中有明确规范Top/BottomSide之Voids允许范围对IPC-650TM中可靠度之明确测试客户要求之检验标准LeadFree于Void(锡洞)之对策--Profile・预热时间:（135～160℃）、100秒・最高温度：260℃・220℃以上时间：45秒・预热时间:（150～160℃）、170秒・最高温度：235℃・220℃以上时间：70秒

1.温度设定组别

A2.温度设定组别

BVoids集中于Body下方之LandLeadFree对SolderWicking之影响(问题解析)

IncreaseheatingPCBtemperatureImprovewettingabilityofpad.Reviewreflowtemperatureprofile.

IClead

LeadFree对"焊点亮度"之影响Sn/PbSn/Ag/CuSn/Ag/Cu/Bi亮带非亮带几乎无亮带

表面坑洞与粗糙度决定亮度液固态转换时间长短决定结晶颗粒

焊点亮度之影响–共晶与“固液态”温度之差异共晶点

人类大量使用63/37系列之原因?LeadFree与Sn/Pb强度比较之影响01020304050208218223228238ReflowPeak

温度（℃）接合强度(N)接合强度

Sn/Ag/Cu/Bi接合强度

Sn/Ag/Cu広がりSn/Ag/Cu/Bi広がりSn/Ag/Cu

Reflow

于无铅系统之应用PROFILE精确性PCB变形PID控制性能

Reflow均温性

Cooling优化

LEADFreeIDEAforWindowsofleadfreewillbemorenarrowthanSn/Pbseriesmaterials.

Evenwholeofworld’sreflowhadusePIDcontrolforalongtime,ERSAneverstopleveluptheirPIDparts

Justthereasonofnarrowwindowofleadfreeprofile,youshouldmakesureeverycomponentsonPCBAgotthesilimertempduringwettingprocess.Morewarpage,lowerquality.HowtoletyourPCBAgotthelesswarpageinleadfreeprocessCoolingistheimportantfactorofhighstregth&smoothfillet,crystalizing……..

Reflow

之『温控性』于无铅系统之应用183℃215℃220℃240℃215℃220℃230℃240℃TLiq:焊接合金之液相区

Tprocess:焊接合金作用区δT=32℃δT=20℃δT=10℃δT=5℃『均温性』及『阴影效应』于无铅系统之影响低压风区产生易导致偏移及组件质量低劣

阴影效应一般常见于密度高及组件复杂之产品上,但导入无铅后会因无铅产品需更高的温度及温控精确性,使得阴影效应会更加放大而导致不良率的提升.

均温性同时发生在无铅导入时,由于无铅导入时需更佳更高同时更精确之温度控制,因此均温性的控制更加困难

X-Ray于无铅制程上应用瓶颈Thegraphicshowsthenumberofthetransmittedphotons.Highertransmissionmeanslowerabsorption电子束X-Ray射线abca.低临界振荡区C.高临界振荡区b.突频振荡区LeadFree于实际应用问题点BGAB