无铅培训3.ppt

1、,升温区,预热区,回流区,冷却区,温度,时间,熔化阶段,217。C,活性温度,Lead Free Profile,140 。C,加热区,170 。C,Max slope(+) =3 。C/s,235-249。C,Sn/Ag/Cu,60-150sec,60-90sec,Qualitek Lead Free Soder Paste,产品 LF88 Sn96.5/Ag3.5 Sn99.3/Cu0.7 Sn95.5/Ag4/Cu0.5 Sn42/Bi58 免洗类型 NL-600 691Q,670I,670P 691Q,670I,670P 691Q,670I,670P 670I 金属含量 89 89 8

2、9 89 89 特征 Drop-in-replacement Fine Pithc Printing Higher reflow Slight lower reflow For heat sensitive for Sn62 and Sn63 &Pin-testability. Temperature than temperature than assemblies.Moderate alloys. suitable for Excellent wetting & tin/silver.Excellent tin/silver.Excellent wetting and spreading h

3、eat sensitive tack wetting lower cost wetting/tack component 水洗类型 792,788 792,788 792,788 792,788 792,788 金属含量 88 89 89 89 89 特征 Drop-in-replacement Fine Pithc Printability Fine Pithc Printability Similar to Fine Pithc Printing for Sn62 and Sn63 Excellent wetting Excellent wetting Sn96.5/Ag3.5 good

4、wetting and alloys. &spreading tack,Qualitek Lead-Free Bar & Wire Solder,产品 LF88 Sn96.5/Ag3.5 Sn99.3/Cu0.7 Sn95.5/Ag4/Cu0.5 Sn42/Bi58 焊锡丝中心 免洗 NC600 免洗 NC600 免洗 NC600 免洗 NC600 N/A 焊料 水洗 WS700 水洗 WS700 水洗 WS700 水洗 WS700 N/A Flux % 1.1,2.2 1.1,2.2 1.1,2.2 1.1,2.2 N/A 焊锡丝直径 .020，.032，.062 .020，.032，.06

5、2 .020，.032，.062 .020，.032，.062 N/A 单位重量 1/2 Pound 1/2 Pound 1/2 Pound 1/2 Pound N/A 1 Pound 1 Pound 1 Pound 1 Pound N/A 焊锡条 1 KG BAR 1 KG BAR 1 KG BAR 1 KG BAR 1LB BAR,科利泰无铅制程建议焊料,锡膏: 型号: DSP888 合金:Sn95.5/Ag4/Cu0.5(LF217) Sn95.5/Ag3.8/Cu0.7 Sn96/Ag3.5/Cu0.5 Sn95.8/Ag3.5/Cu0.7 Sn96.5/Ag3.5,锡条:Sn99.3

6、/Cu0.7,锡线: Sn95.5/Ag4/Cu0.5(LF217),液体焊剂: 型号:380P1 固体含量:,无铅制程中常见的工艺问题及解决办法,无铅焊点的缺陷 Bi的存在对焊点的影响 少量铅的污染 氮气的应用及其影响 热冲击 无铅对设备的更高要求 锡须的生长及其影响,回流后无铅焊料与铅锡焊料的对比,Sn63/Pb37,Sn95.5/Ag4/Cu0.5,无铅焊点缺陷,Pb-Free焊接温度高出Sn/Pb焊接温度平均约30。C，而其焊点强度（Joint Strength）却远不如后者可靠。经常会出现空洞（Voids）、漏焊（Skip）、锡球（Solder Ball）、连锡（Bridge）、立碑

7、（Tombstone）等缺陷。虽然有其本身固有的缺陷，但是也是可以通过工艺的调整和改善以尽量减少或避免这些缺陷的发生。从外观看，更会比Sn/Pb焊料的焊点暗淡许多。,焊接效果对比（1）,Sn63/Pb37,Sn95.5/Ag4/Cu0.5,焊接效果对比（2）,Sn63/Pb37,Sn95.5/Ag4/Cu0.5,由于无铅焊点会比Sn/Pb焊点暗淡，通过适当的加大回焊后的降温斜率是改善焊点亮度的有效方法。但应该注意的是热量的冲击问题。,Bi的浮裂（Fillet Lifting）,Bi的存在会对回流焊接及波峰焊接都会存在较大的影响，那就是产生浮裂。,由于Bi原子的迁移特性，致使在焊接过程中及焊接后

8、，Bi原子向表面以及无铅焊料与铜垫之间迁移，而生成“多铋”的不良薄层，再加上焊料与板材两者收缩中的剪切应力的作用，就造成了垂直浮裂。,少量铅的污染,由于在焊接中形成良好的Cu6Sn5合金是焊接的关键。 而由于少量Pb的存在，并移往Cu面，造成Cu6Sn5合金不易形成，以致结合不牢固而形成浮起的情形。 这也是要求无铅焊料铅含量1000Dppm以下的原因之一。,氮气对无铅工艺的重要作用及负面影响,助焊剂 : 使用低固态免洗助焊剂会提高可焊性和 减少焊点变色的可能性 合金 : 高温会增加焊点氧化 炉内氧气是100PPM，在低温下，合金就可以很好的扩展，但是如果是1000PPM，合金就会氧化。 使用氮

9、气，润湿力增加 工艺 : 使用氮气，可以降低峰值温度 (250 C),氮气对无铅工艺的重要作用及负面影响,使用较细的锡粉，焊料的表面积会增大， 容易氧化 PCB镀层 : 在低氧气含量状况，OSP和可焊性差的 PCB会焊接的快 使用氮气时，工艺处理窗口加大 在1000PPM的含氧情况下，会减少缺陷和增加润 湿性 如果氧含量过低会引起立碑 在波峰焊方面，可以使用活性温和的助焊剂，而且用量也可以减少 无氮气环境的无铅工艺，避免使用裸铜焊垫PCB，以免在高温环境下氧化严重不利于焊接 用不用氮气，取决于成本和好处,氮气 N 2 （立碑）,由于无铅合金的表面张力比含铅合金的高，以及元件越来越小型化（040

10、2或0201），所以应用无铅锡膏出现“立碑”现象的机会相对比较高。 在空气中的表面张力约为450 mN/mm ；在N2中的表面张力约为500 mN/mm 。 (相比之下： SnPb在空气中的表面张力约为417 mN/mm ；在N2中的表面张力约为464mN/mm）,工艺窗口与热冲击,工艺窗口变小而热冲击增大,由于平均温度上升约30。C且预热和焊接时间的加长，使元器件和板材受到了很大的热冲击，同时也是实用的工艺窗口变得更窄。经常会使电解电容暴裂，IC本体（如PBGA）发生爆米花（Popcom）式的龟裂或变形。至于长时间高温后PCB翘曲，更是司空见惯有时候连绿漆也会变软。若为环氧树脂含卤板材还可能

11、在高温下挥发出有害气体以至造成环境污染。,CAF问题,由于温度已高出约30。C，现行的免洗助焊剂活性会过早耗尽，而不得不使用非挥发性水溶性（VOC Free Water Based）助焊剂，于是在高热久留以及活性较强的化学作用下，易使板材发生“玻织纱阳性漏电”（Conductive Anodic Filament），即CAF问题。该问题会造成电路中不同电位的两导体被同一束玻织纱所搭连，在高温等恶劣环境下发生铜导体的腐蚀，从而出现铜由阳极往阴极漂移而漏电。 为避免CAF问题的发生，可使用无CAF板材（Anti-CAF）或尽量减少焊接热冲击，后者可通过工艺来实现。,工艺策略,解决方法,波峰焊接无铅曲线,无铅工艺对设备的要求,对于回流焊，无铅工艺要求设备可升至更高的温度（更耐热的发热和保温器件）和更精确的控温效果（炉体更长，有更多的加热区），以及可以使用氮气气氛的回流焊炉。 对于波峰焊，由于高比例纯锡在长期的强热中会对设备的不锈钢锡池与螺旋桨造成攻击，使锡池中熔进SnFe，造成不锈钢本体的腐蚀和破损，并且由于SnFe的存在导致焊接不良的产生（或Fe量达到0.3%时）。为防止上述现象发生，使用锡池具有保护膜的焊机或“电磁泵浦”式的波焊机，可以避免以上不良现象的产生。,锡须的生长（Tin Whisker）,所谓锡须是由于