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无铅焊接基本知识无铅焊料•动机-?–改善我们的环境!•要求-?–改变我们的习惯•NihonAlmitCo.,Ltd.为什么无铅焊接必须?酸雨Pb污染地下水*阻止发育*大脑发育*减少血色素形成*智力降低在人体内沉淀污染水抛弃的电路板Pb影响人的身体3国际法律的规定及要求•EU-RoHS在电子、电器产品中,限制使用有害物质,1stofJuly2006–强制执行电子产品回收法律–禁止使用有害物质,如Pb.•Japan––强制执行电子产品回收法律(2001年)–建筑材料循环利用法律–促进绿色采购•USA–TRI–使用铅的条例什么物质可以替代铅?・・SnSn主要物质主要物质・・AgAg价格高价格高・・CuCu附加物质附加物质・・BiBi低熔点,低熔点,强度不够强度不够・・ZnZn容易氧化容易氧化价格高价格高・・InIn高价格高价格低熔点低熔点・・SbSb附加物质附加物质1.1.熔点低熔点低2.2.价格适中价格适中3.3.好的浸润力好的浸润力44..很难氧化很难氧化焊料的要求焊料的要求Thecharacteristicsoftransposablemetal.潜在合金共晶点Sn100(232℃)Sn+Ag+Cu(217℃)Sn+Ag+Cu+BiSn+In(138℃)Sn+Bi(138℃)Sn+Pb(183℃)Sn+Zn(199℃)Sn+Zn+BiSn+Cu(227℃)Sn+Ag(221℃)180℃200℃220℃230℃浸润力降低浸润力降低/容易氧化WireFlowreflow63)ALMIT开发的无铅焊料•LFM-8Sn+Ag3+Cu0.7+Bi3•LFM-22Sn+Cu0.7•LFM-23Sn+Cu0.7+Ni•LFM-27Sn+Ag2.5+Cu0.5+Bi1•LFM-31Sn+Zn8+Bi3•LFM-37Sn+Ag2.8+Cu0.7•LFM-38Sn+Ag2.95+Cu0.5•LFM-39Sn+Ag4+Ni0.1•LFM-41Sn+Ag0.3+Cu2•LFM-48Sn+Ag3+Cu0.5•LFM-50Sn+Ag+Cu+Ni+Ge•LFM-51Sn+Bi+Ag+Cu+Ni+Ge7强度测试500个热循环测试条件1.PCB2.管间距:2.5mm3.每个焊点焊料:10mg.4.松香型助焊剂5.烙铁头温度350degreeC6.–40+120°C,间隔15分钟10管脚:最左边:No.1最右边No.10OOOOOOOOSnAg3Cu0.7Bi3OOOOOOXSnAg3Cu0.5.XXOOOOXSnCuo.7XXOOOXXXSn6310987654321O=没断=半断X=100%断1,000个热循环OOOOOXSnAg3Cu0.7Bi3XOOOOOXSnAg3Cu0.5XXOOXSnCu0.7XXXOOXXSn6310987654321结果:SnAg3Cu0.7Bi3;SnAg3Cu0.5;SnCu0.7;Sn63O=没断=半断X=100%断承重条件:1.焊盘大小/直径3.0mm2.孔/直径1.0mm3.铜柱大小/直径0.9mm4.焊料/30mg5.球重/1kg6.130degreeC外部温度结果:Sn63/2.58h后,球滑下SnCu0.7/1,000h后,没有滑下,停止试验SnAg3Cu0.5/与上一样SnAg3Cu0.7Bi3/与上一样不焊铅焊料强度比Sn63强焊盘撕下力量(从PCB上)320321239267100142350264170050100150200250300350400Sn/37PbSnAg3Cu0.7Bi3SnAg3Cu0.5撕下力量(g)最大平均最小0.5mm脚间距100关脚QFPIC剪断元器件,从45度角方向拔.PCB:CEM-3t=1.6mm5mm/MinN=2511SnCu0.7SnCu0.7348246160延长•Sn6320.7%•SnAg3Cu0.7Bi321.1%•SnCu0.745.2%•SnAg3Cu0.574.3%说明:根据JIS延伸测试方法焊料问题1.浸润力和焊接温度2.锡球3.容易腐蚀Cu4.容易腐蚀Ag1.开发新的助焊剂2.提高浸润力和减少锡球3.开发低腐蚀性的合金---leachingpreventionalloy(CuorAg)问题目标14手工焊问题什么是抬起在含铅的PCB板与无铅焊料之间,在焊接结束后马上发生原因当无铅焊料中,混入低熔点金属(如Pb,Bi),将形成新的低熔点合金,新的低熔点合金先凝固。当中心部分开始凝固,已经凝固部分被撕裂,抬起缺陷形成.焊盘抬起抬起缺陷的解决帮法–选择合适的共晶点合金–控制冷却到凝固的速度–防止混入PbPborBi不混入Sn+CuPb不混入Sn+Ag+CuPb不混入Sn+Ag+Cu+Bi–在设计的时候,防止其产生l由于在回流炉中,热释放均匀,不容易产生l在穿孔PCB板手工焊接时,容易出现Sn+Pb+Bi共晶点…96degreeCSn+Ag+Pb共晶点…179degreeC5-2,HOT-TEAR•在冷却过程中,在焊盘的边缘或穿孔PCB部位.•当焊点的焊料很多的时候,容易发生什么是热裂?・当焊料凝固时,收缩效应产生.・凝固面积大・过热,导致热残留多.原因・选择焊料・控制冷却速度.防止171.PCB上的铜混入到焊料中.(与比Sn-Pb焊料笔,更多,更快)2.焊接时,产生氧化物.(与比Sn-Pb焊料笔,更多,更快)3.无铅焊料的粘性更强,许多问题产生.•锡球•浸润力差•气泡•锡桥•锡连锡球浸润力差气泡手工焊问题186.回流问题•金属熔点及回流图完全不一样•不同焊料,焊点连接强度不一样.•改变回流图后,产生的影响.–锡球,浸润力差,气泡…………………..长时间预热–自我纠偏能力降低……..…..…..…..延展能力差–缺乏活性…………………………长时间回流–PCB板弯曲…..…………………………长时间回流•对于元器件本身有温度差异的元器件BGA/CSP等,影响大-1,技术问题192,回流图235℃210~220℃180~190℃150~170℃TheprobabletypeofPbfreeConventionaltypetimetemperatureThechangeofprofile180degreeC235degreeC160degreeC225degreeChigherthan200degreeC54secondsHigherthan200degreeC30seconds回流图实例20无铅焊料特性•焊料不含铅Pb.•金属熔点高.•可焊性差,浸润能力差.•焊接结束后,焊点表面不一样.•强度增加与普通焊料的区别普通焊料•组成–60%Sn+40%Pb(40%铅)•熔点凝固点183C熔化点190C无铅含料•组成–96.5%Sn+3.0%Ag+0.5%Cu(无铅)•熔点凝固点217C熔化点220C工作改进•当无铅焊接困难时,–将焊丝直径减少.1.0mm0.8mm–使用回温快的焊台.在焊接过程中,温度下降少–补充氮气–预热烙铁头消耗由于无铅焊料特性,烙铁头消耗比有铅块很多焊接20000此以后的烙铁头(普通焊料)焊接10000此以后的烙铁头(无铅焊料)寿命降低1/2~1/3(测试烙铁头条件:焊接温度420C;机器人焊接)焊点表面不一样Sn60焊料无铅焊料焊料的量SmallMiddleBig表面光滑,有光泽表面粗造并带银灰色银灰色现象产生在焊点表面有银灰色产生,不是焊接不好Practicaltraining焊接质量及表面情况1Sn60PbFree焊料少焊料多Sn60PbFreeNGNG焊接质量及表面情况1焊接良好但银灰色,粗糙的表面产生过热产生坚角(NG)银灰色银灰色,粗糙的表面产生,即使焊接效果非常好,但并不是过热.无铅表面焊接PracticaltrainingThemicrocrackoccurredjustafterthesoldering当焊料从冷却到凝固过程中,微裂缝在银灰色部分产生注意过热,当过热时,微裂缝非常容易产生微裂缝(1)Practicaltraining微裂缝(2)不能从外表看到其深度,必须重新焊接.微裂缝热裂)凝固过程中,表面收缩.大的凝固到液化的温度冷却速度慢Cause•在穿孔或焊盘边缘;•在已经凝固的焊点上补焊•手工焊种,冷却速度慢.无铅焊丝与普通焊丝的区别Sn+Ag+CuSn+PbCuCHIP焊点形成新合金对比CuNiNiAlloyLayerAlloyLayerCHIP普通焊丝例子GoodsampleofSn60无铅焊接表面银灰色部分不是过热没有覆盖焊锡尖角,表明过热在焊接过程中,导线移动.无铅焊接表面PracticaltrainingNGOK这个部分过热.没有覆盖Therearewhitepartbutitwettedwell.CHIP元器件焊接由于无铅焊料熔点高,导致烙铁头温度降低快。这就是焊接缺陷产生的原因在温度降低过程中,产生由于烙铁头温度降低过多,导致不能熔化烙铁头温度降
本文标题:无铅工艺基本资料--中文版
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