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PCBA 無鉛制程簡介 PCBA PCE 李傳仁 2004.11.12 對回流焊的影響 1.回流最低溫度為2300C，比含鉛溫度高300C. 2.因元器件影響，最高溫度范圍變窄. 3.溫度要求控制更加嚴格. 4.焊點的潤濕性變差，需要氮氣保護. 5.元器件的耐熱性需提高. 對波峰焊的影響 1.制程窗口變小. 嚴格控制PCB變形量. 嚴格控制PCB非焊接面的溫度. 嚴格控制錫峰高度和寬度. 2.需要氮氣 提高PCB及元件的濕潤性 增加錫峰表面張力. 減少錫渣的產生. 無鉛制程切換中的案例分析 ------有鉛制程用無鉛元件 问题描述：Apple Q98 上的Diode Array无铅零件，但整 个制程是有铅的，造成零件焊脚拒焊，不良率为12%. 無鉛制程切換中的案例分析 -------有鉛制程用無鉛元件 解决方案：在确认所有电子零件的温度SPEC.后， 将peak温度升高至2350C,同时配合氮气的保护,不 良降到0.07%内. 無鉛制程中的案例分析 ------锡须的产生 應力。 溫度。 材料適合否。 結晶配置。 薄的Sn鍍層 (8μm)。 鍍層晶粒尺寸 1~8μm較不會發生 無鉛制程中的案例分析 ------锡须的产生 無鉛制程中的案例分析 ------锡须的产生 解决方案探討： 1.在Sn和Cu之間加一層Ni.Ni層的厚度在0.2~2um, 以減少錫須產生的路徑. 2.氮氣制程有助於減少錫須的產生. 3.在1500C基板的烘烤,有助於減少錫須的形成. 4.較大顆粒的Sn粉也對減少錫須有所幫助. 现存的主要问题 1.在240 - 250?C 温度下回流对元器件的影响 高温对元器件功能及可靠性的影响 2.元器件引脚的金属化 与不同焊料的兼容性及浸润性 3.对无铅焊料的经验及焊点的长期可靠性 4.錫須問題的再深入探究，能從根本上解決此問題. THE END Thank you! * 1. PCBA制造處中的無鉛制程現狀 2. 無鉛制程中的材料的確定 3. 制程參數的確定 4. 無鉛制程與有鉛制程的差異 5. 無鉛制程焊接信賴性評價 6. 無鉛制程中的案例分析 7. 无铅制程还需解决的问题 內容項目 PCBA無鉛產品分布柱狀圖 無鉛材料的確認 PCB（表面基材） 1.OSP 層 2.鍍Ag 層 3.鍍Au 層 4.噴Sn 層 Sn95 Sb5 (232 - 240 °C) Sn97 Cu2.0 Sb0.8 Ag0.2 (226-228 oC) Sn99.3 Cu0.7 (227 oC) Sn96.5 Ag3.5 (221 oC) Sn96.5 Ag3.0 Cu0.5 (217 oC-221 oC) Sn96.2 Ag2.5 Cu0.8 Sb0.5 (213-218 oC) Sn91.8 Ag3.4 Bi4.8 (202-215 oC) Sn42 Bi58 (138 oC) 無鉛材料的確認 Lead free solder paste alloy melting point Lead and Lead-free Solders SMT Compatibility Ranking Sn/Pb (best) Sn/Ag/Cu Sn/Ag/Bi, Sn/Bi, Sn/Ag/Cu/Sb, Sn/Sb Sn/Ag Sn/Zn/Bi (poorest) Best Poorest 1. 無鉛焊錫熔融溫度較有鉛焊錫合金約高30℃ 2. 無鉛對應的Reflow爐溫差△T5℃以內 3. 焊錫潤展性差,殘留物多 4. 冷卻緩慢焊點表面易產生凹凸 無鉛與有鉛製程差異 Reflow parameter Lead free Reflow parameter Sn96.5Ag3Cu0.5 Peak temp: 230~250 C 60~120 S 2 C 2 C 30~90 S ２２０℃ ２１５℃ Reflow Temp. ２3５℃ Wave solder parameter We use current solder bar and W/S machine for this build, and change some parameter list below; OK OK OK 高溫保存 CHIP:AVG= 1.88kg.f CHIP: AVG=2.00 kg.f CHIP: AVG=1.98