无铅制程简介教材.ppt

~ E N D ~ 無 鉛 銲 錫 製 程 簡 介 導入無鉛製程之理由 環境的危害 人體健康的 影響 全球環境保 護或工業團 體之要求 導入無鉛 之需求 法令規範 酸雨 森林、湖泊及土壤污染 汽車廢氣(NO2) O2 光化學氧化 臭氧分解 ClO 揮發有機化合物 四氯化碳 氯分解 平流層 對流層N2, O2 紫外光 臭氧層 O3 鉛中毒 地下水污染 環境的危害 PCB 戴奧辛污染 溫室效應(CO2) 溫室效應(CO2) 鉛溶解 法令規範 歐洲無鉛法令現況 ＊目前歐洲僅由歐盟(European Union) 要求於2008年1月開始，所有輸入歐洲 之各項產品都需達到完全無鉛的要求。 European Pb 業界之對應時間 ＊目前以日本電子業要求最快 無鉛合金資料收集及研究 替代合金之選擇要項 ＊金屬特性--機械性可靠度越高越好 ＊熔 點--最好為共晶且越低越好 ＊潤 焊 性--擴錫性及焊接之爬錫性性 越佳越好 ＊毒 性--以無毒性且不易產生公害 為佳 ＊成 本--取得容易且越低越好 可能之替代合金 ＊主要合金-- 錫（Sn） ＊次要合金--1.銀（Ag）：改善潤濕性、 焊點強度。 2.鉍（Bi）： 降低熔點溫度， 改潤濕性。 3.銅（Cu）：改善焊點強度。 4.鋅（Zn）：低熔點，低成 本。 替代合金之特性 Sn 熔點溫度 : 231℃ Ag 熔點溫度 : 961℃ Cu 熔點溫度 : 1083℃ Bi 熔點溫度 : 271℃ Zn 熔點溫度 : 420℃ 增加焊點強度 降低熔點溫度 防止溶蝕效應 改善銲錫性 降低熔點溫度 各研究組織之合金推薦 日本電子工業振興協會之研究 ＊波焊建議使用合金： SnAgCu、SnCu ＊研究結論： 容易產生“焊點剝離”之現 象發生，尤其在焊接時含 Bi的條件下極易發生。 業界已使用之合金 合金資料彙整 二.無鉛焊錫導入波焊製程的建議: 1.合金的選擇:要使無鉛合能夠實用化,就必須先確定其物質性能,檢 討的項目為:成本,熔解溫度,bulk拉力,延伸性,壽命,濕潤時間,應力, 擴散力,組識變化,接合剪斷,剝離強度,導線焊接的creep強度等,目前為止,業界(日本為主)所選用之合金為下列組合. Sn99.3/Cu0.7 Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 Sn96/Ag2.5/Bi1/Cu0.5 現製程用錫棒,明確標示錫鉛成份比表面光潔呈銀白色. 無鉛錫棒(Sn/Ag3.0/Cu0.5)無成份比標識,表面粗糙,顏色較暗略帶黃色. 除錫銅合金為共融點金屬較無異議,其它之合金組合比例會稍有不同, 舉例而言,錫銀銅合金之共融點組合約為Sn93.6/Ag4.7/Cu1.7之217℃.但基於美國(IOWA university/AMES lab)及日本(Senju/Panasonic)之專利權限制,所有供應商均會少許變更合金比例,這些合金比例之些微.差異在焊點 特性上並不會造成影響,Alpha Metals則擁有錫銀銅鉍合金之全球使用權.下表格就不同合金特性略做比較: Lead-free paste Surface, slightly grainy 無鉛材料:表面多粒狀. Conventional paste Surface, shiny smooth 傳統材料:表明光滑閃亮. 由上表可看出,綜合成本及焊錫性之考量, 選擇 Sn/Ag3.0/Cu0.5合金較合適. 2.材料考量: 目前印刷線路板一般有OSP保護之裸銅板及化銀板和化鎳金 板(Immersion Ni-Au),OSP板成本低使用歷史久,焊接性較化銀和化鎳金板稍差;而化銀板焊接性好成本較高穩定性好;化鎳金板焊接性較好,穩定性較化銀板差,且價格高.所以化銀板應為未來無鉛焊錫重要候選,但現階段OSP板