00149-smt無鉛焊接深圳研討會資料-5-無鉛焊接的特點及工藝控制及過渡階段應注意的問題-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 同認識 ?? b 美國認為 \\。如果焊料中有 Pb， Bi與 Pb會形成 93℃ 的熔點，將嚴重影響可靠性。 無鉛焊料焊點冷卻時也同樣有 凝固收縮現象 。 （ d） 加快冷卻速度，消除偏析。 無鉛焊料與有鉛焊端混用時要控制 焊點中 Pb含量＜ % ? 目前正處在無 Pb和有 Pb焊接的過度轉變時期，大部分無 Pb工藝是使用無鉛焊料與有鉛引腳的元件混用。 ? 鋁電解電容對溫度極其敏感。 ? c FR4材料中的溴化環氧樹脂含鹵素阻燃材料，在高溫下釋放高毒物質（二惡英 dioxin， TCDO）。 （ 1） 備料 —— 注意 元器件的焊端材料 是否無鉛 ，特別是 BGA\CSP和新型封裝例如 LLP等 (有鉛工藝也要注意 )。 ? 面臨 2020年 7月 1日即將到來 ， 我們應該做好準備，例如收集資料、理論學習等。 （ 5）嚴格控制溫度曲線，盡量降低峰值溫度； 對潮濕敏感元件進行去潮烘烤 。 ? 為了保證 電氣 可靠性，需要對不同免清洗助焊劑的性能進行評估。 高溫損壞元件 ? 目前使用最普遍的 PCB材料 FR4的 Tg只有 125~140℃ 。 氣孔多 ? 有鉛焊球與無鉛焊料混用時，焊球上的有鉛焊料先熔，覆蓋焊盤與元件焊端，助焊劑排不出去，造成氣孔。 （ h）減小基板熱收縮（尤其厚度方向）。類似 Liftoff（焊點剝離）。 ? 關于分層 Liftoff（焊點剝離、裂紋）現象的機理還要繼續研究。 對無鉛焊接技術 眾說紛紜，各有一套說法、各有一套做法。 ② 沒有統一的標準 對無鉛焊接的材料、工藝、設備、焊點檢驗標準等方面都沒有統一的認識和標準。 ? 最好每 個焊點焊接前都要對烙鐵頭進行清潔。 。同時返修過程中一定要小心， 將任何潛在的對元件和 PCB的可靠性產生不利影響的因素降至最低 。 潤 濕 性 差 提高助焊劑活性；提高助焊劑的活化溫度 增加一些助焊劑涂覆量； 注意 PCB與元器件的防潮、防氧化保存。由于這個至關重要，缺陷的根源將要求進一步的調查。在本例中，最重要的缺陷是 橋接 ， 它占了缺陷的 42%。這種經過優化的設備設置可容納更多的變量，同時不會產生不符合技術規范的問題 。 ? ③ PCB材料能承受的最高溫度， PCB的質量、層數、組裝密度以及銅的分布等情況。 （ d） 對于復雜產品，可能需要 260℃ 才能焊好 。 ? 冷卻區， 為了 防止 焊點結晶顆粒長大， 防止 產生偏析，要求 焊點 快速降溫， 但還 應特別 注意減小應力。 g 環境溫度對爐溫也有影響 ， 特別是加熱溫區短 、 爐體寬度窄的再流焊爐 ， 在爐子進出口處要避免對流風 。 其缺點是溫度不均勻 。 ? 如何設置 最佳的溫度曲線，既保證焊點質量，又保證不損壞元器件和 PCB，就是 無鉛回流焊接技術要解決的根本的問題 ① 無鉛再流焊的特點及對策 特點 對策 高 溫 設備耐高溫，加長升溫預熱區， 爐溫均勻，增加冷卻區 助焊劑耐高溫； PCB耐高溫；元器件耐高溫； 增加中間支撐； 工 藝 窗 口 小 預熱區緩慢升溫， 給導軌加熱 ， 減小 PCB及大小元器△ t； 提高浸潤區升溫斜率，避免助焊劑提前結束活化反應； 盡量降低峰值溫度，避免損害 PCB及元器件； 加速冷卻，防止焊點結晶顆粒長大 ， 避免枝狀結晶的形成； 對濕敏器件進行去潮處理。特別對于大尺寸 PCB、開口尺寸大小懸殊大、以及高密度的產品，有可能需要重新設置印刷參數。 模板設計應考慮的因素 （無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區別） ? 無鉛焊膏的浸潤性遠遠低于有鉛 焊膏； ? 無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，鉛合金的比重較低； ? 由于缺少鉛的潤滑作用，焊膏印刷時填充性和脫膜性較差。 （ e）為了減少氣孔， BGA、 CSP 焊盤上的過孔應采用盲孔技術，并要求與焊盤表面齊平。 四． 無鉛焊接工藝控制 （ 1）無鉛 PCB設計 （ 2）印刷工藝 （ 3）貼裝 （ 4）再流焊 （ 5）波峰焊 （ 6）檢測 （ 7）關于無鉛返修 （ 8） 無 鉛清洗 （ 1）無鉛 PCB設計 ? 提倡為環保設計，需要考慮 WEEE在選材、制造、使用、回收成本等方面因素，但到目前為止 還沒有對無鉛 PCB焊盤設計提出特殊要求，沒有標準 。 ④ 增加中間支撐，預防高溫引起 PCB變形。 ⑦增加助焊劑回收裝置，減少對設備和環境的污染。 氣孔多 外觀粗糙 潤濕角大 沒有半月形 無鉛焊點評判標準 ? IPCA610D （后面專門介紹） Lead Free Inspection Lead Free Solder Paste Grainy Surface 表面粗糙 Leaded Solder Paste Smooth amp。 （ 3） 無鉛焊點的特點 ? ① 浸潤性差，擴展性差。由于 Cu隨工作時間不斷增多， 因此一般選擇低 Cu合金，補充焊料時添加純錫，但很難控制合金的比例。 ⑥ 增加冷卻裝置 ，使焊點 快速降溫。 ? 高 可靠的產品可采用 Sn/Ag/Cu焊料，但 不推薦 ， 因為 Ag的成本高，同時也會腐蝕 Sn鍋。 ? 為了減小△ t，滿足小的無鉛工藝窗口。有鉛焊接從 150℃ 升到 183℃ ，升溫 33℃ ，可允許在30~60 sec之間完成，其升溫速率為 ~1℃ /sec；而無鉛焊接從 150℃ 升到 217℃ ，升溫 67℃ ，只允許在 50~70sec之間完成，其升溫速率為 ~℃ /sec，要求升溫速率比有鉛高 30%左右，另外由于無鉛比有鉛的熔點高34℃ ，溫度越高升溫越困難， 如果 升溫速率提不上去，長時間處在高溫下會使焊膏中助焊劑提前結束活化反應，嚴重時會使 PCB焊盤，元件引腳和焊膏中的焊料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良，因此要求助焊劑浸潤區有更高的升溫斜率。 （ c）進行設備改造或添置必要的焊接設備 （ d）提高管理水平。 二．無鉛焊接的特點 ? 高溫 ? 工藝窗口小 ? 潤濕性差 1． 從再流焊溫度曲線分析無鉛焊接的特點 110 ℃ 130 ℃ 155 ℃ 185 ℃ 24 0 ℃ 250 ℃ 90 ℃ PCB 入口 出口 10 0 ℃ 130 ℃ 155 ℃ 175 ℃ 2 00 ℃ 210 ℃ 90 ℃ 傳送帶速度： 60cm/min 溫度℃ 焊接時間 峰值溫度 21 0 ~ 23 0 18 3 150 1 ~ 2 ℃ /s 2 ~ 4min 100 3 0 ~ 6 0s 60 ~ 90s ＜ 2 ℃ /s ~ 3 .5 ℃ /s ＜ 4 ℃ /s 升溫區 預熱區 回流區 冷卻區 時間 min 60 ~ 90s 快速升溫區 （浸潤區） 63Sn37Pb鉛錫焊膏再流焊溫度曲線 無鉛焊接再流焊溫度曲線 K e s t e r R e f l o w P r o f i l e f o r L e a d F r e e A l l o y ( S n A g C u )204060801001201401601802002202402600 50 100 150 200 250 300T i m e ( s e c . )Temperature (C)S o a k Z o n e5 0 7 0 s e c s t y p i c a lR e f l o w Z o n e5 0 6 0 s e c s t y p i c a lP e a k T e m p . ( 2 3 5 2 4 5oC)P r e h e a t Z o n e4 0 7 0 s e c s t y p i c a lP r e h e a t Z o n e = 1 1 0 1 5 0oC S o a k Z o n e = 1 5