无铅化技术与工艺.ppt

1 电子产品实施无铅化的提出 铅及其合金具有优良的机械、化学和电气特性，在PCB加工、焊接与组装等领域广泛应用 废弃电子产品中的铅元素的污染在20世纪90年代前后充分引起了人们的重视 美国首先提出了无铅工艺并相应制定了一个标准来限制电子产品中的铅的含量 无铅化是目前和未来推动CCL材料、PCB生产和电子组装等行业变革与发展的热点 2无铅焊料类型与主要特点 传统电子产品的焊接方法主要有三种： 波峰焊、回流焊（红外、热风等）、手工焊（激光焊） 目前无铅焊料的三大问题： 1）无铅焊料合金组成的低共（晶）熔点偏高 2）无铅焊料润湿性差，焊接需要有更高的焊接温度、更长的高温停留时间和更快的冷却速度 3）无铅焊料焊接后的焊点的可靠性问题 无铅焊料合金在高温熔融焊接时，由于表面张力比传统Sn-Pb焊料来得大，因而其润湿性能较差，要求润湿时间更长 无铅焊料的焊接点在抗热疲劳性能较优于传统Sn-Pb焊料外，其它的性能都不好，如：无铅焊接易于形成微空洞、微空洞的存在导致焊接处焊料与焊盘虚焊、剥离、断裂等现象。降低无铅焊料的表面张力、降低铜表面粗糙度和提 高清洁度 有利于减 少微空洞。 6.元器件引脚表面镀层无铅化 7.树脂高的热分解温度 最好选用低玻璃化温度FR-4基材 电子产品实施无铅化对PCB基板的主要要求是 进一步提高其耐热性能 除了提高基材CCL的耐热可靠性外，在PCB的生产加工过程中也必须提高耐热可靠性，主要是： 提高多层板的层之间粘接力、孔壁的光洁度、铜层之间结合力、铜镀层的延展性和板面清洁度 同时，为了提高和改善PCB的耐热性能，需改进PCB板内外的导（散）热性能 8.热风焊料整平（HASL） 化学镀Ni/Au的镀层厚度均匀，耐腐蚀、可焊性好 ⑴ 化学镀镍：在次磷酸盐溶液中进行。 ① 镀镍层厚为3～5μm，可阻止铜-金扩散。 ② 镀层磷含量应为7～11%之间。太少形成颗粒状结构含量过多时，内应力过大而产生脆裂。 ③ 镀液要保持活性。 ⑶化学镀锡 化学镀锡厚度为0.8～1.2μm之间，常规镀锡会出现如下问题： 1）经不起多次焊接； 2）在合适条件下会产生锡须，可靠性差 3）镀液腐蚀阻焊膜，使其溶解变色，对铜层侧蚀 4）操作温度高（≥60℃），时间长，1μm厚度需要10min。 ⑷化学镀银 目前无铅化焊料的是含银的SAC305体系。 化学镀银是在PCB在制板连接盘表面Cu被Ag—离子置换而沉积上Ag层的。从理论上讲，置换反应形成的银层只有一个Ag原子的厚度，但由于连接盘粗糙的Cu表面，使沉积的Ag层为多孔性结构，置换反应继续进行，Ag厚度增加，一般Ag厚度在0.15～0.50μm之间。为了防止Ag镀层腐蚀和银迁移问题，在化学镀银溶液中要加入特制的有机添加剂 五种表面镀膜应用与选择 结 论 电子产品必须实施无铅化。 最有希望取代传统Sn-Pb焊料的无铅焊料是Sn-Ag-Cu体系的SAC305焊料 要提高CCL的耐热性能 改进（革）PCB制造工艺技术 制定实施无铅化相关的规范和标准 * 第18章 无铅化技术与工艺 220～240 192 77.2Sn/20In/2.8Ag 230～250 210 91.8Sn/4.8Bi/3.4Ag 235～255 212 95.2Sn/3.5Ag/0.8Cu/0.5In 240～260 217 96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu 250～270 223 95Sn/3.5Ag/1.5In 210～240 183 63Sn/37Pb（属有铅系） 140～160 118 48Sn/58In 160～180 139 42Sn/58Bi 170～190 143 97In/3Ag 220～240 198 91Sn/9Zn 240～260 217 96.5Sn/3.5Ag 250～270 221 96.5Sn/3.5Cu 250～270 227 99.3Sn/0.7Cu 260～280 238 95Sn/5Sb（锑） 回流焊接温度℃ 熔点℃ 二元体系无铅焊料的基本特性 机械强度低、易形成空洞、脆性大 低熔点、 润湿良好 139℃ Sn/58Bi 润湿性差、易氧化、脆性 机械强度好 198℃ Sn/9.0Zn 合金熔点高、润湿性较差、成本较高 机械强度好、抗热疲劳强度较好 217℃ Sn/3.5Ag 合金熔点高、润湿性较差 机械强度好、抗热疲劳强度较好 221℃ Sn/3.5Cu 合金熔点高、润湿性较差 机械强度好、抗热疲劳强度好 227℃ Sn/0.7Cu 缺点 优点 熔点 无铅焊料 无铅焊料与有铅焊料的比较 升温和降温速度 相同为3℃/S 升温速度3℃/S； 降温速度6℃/S 焊接温度 曲线 0.6秒 2秒