绿色制程基础(ppt 49)

1、2004-02绿色制程基礎何爲鉛何爲鉛? Pb大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试关键词 WEEE废旧电子电器设备指令（以下简称WEEE指令） 欧盟议会和欧盟委员会于2003年2月13日在其官方公报上公布了.WEEE指令要求在2006年12月31日前，生产制造商应实现电子电器设备回收率达到70%80%(按重量计)；元件、材料和物质再利用再循环率为50%80% RoHS电子电器设备中限制使用某些有害物质指令（以下简称RoHS指令）。 RoHS指令要求从2006年7月1日起，在新投放市场的电子电器设备中，禁止使用铅、汞、镉、六价铬、

2、多溴二苯醚（PBDE）和多溴联苯（PBB）等有害物质 SGS 通标标准技术服务有限公司大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试產品中全面禁用、限用物質清單 重金属Heavy Metals (檢驗報告)& 鎘及其化合物 Cadmium and its Compounds.& 鉛及其化合物 Lead and its Compounds.& 汞及其化合物 Mercury and its Compounds.& 六價鉻化合物 Hexavalent Chromium Compounds.& 鎳及其化合物

3、 Nickel and its Compounds. 多溴有机化合物Brominated Organic Compounds(檢驗報告)& 多溴聯苯 PBB& 多溴二苯醚類 PBDE& 多氯聯苯類 PCBs and PCTs Category& 多氯化萘類 Polychlorinated Naphthalene Category(PCN).& 氯化烷烴, Chlorinated paraffin(specific)& 滅蟻靈, Mirex(Perchlorodecone)& 鹵化阻燃劑, Halogenated Flame Retarda

4、nts產品中全面禁用、限用物質清單 其他有害物质及化合物Others Substances & Compounds:& 石棉, Asbestos. & 偶氮化合物, Azo Compounds.& 破壞臭氧層物質, ODS Substances& 甲醛, Formldehyde& 聚氯乙烯, Ployvinyl Chloride& 有機錫化合物, Organic Tin Compounds大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试鉛及其化合物 傳統使用於 色素(pigments)

5、、著色劑(coloring agents)、安定劑(stabilizers)、漆料(paint)及油墨(ink)等. 例如 : PbSn, PbO, PbO2, PbCl2, Pb2O3, PbCO3, PbI2, PbSO4, Pb(NO3)2, Pb(ClO4)2, Pb(CH3COO)2, PbSiO3, PbCrO4 and lead stearate等. 對人類的影響 貧血(anemia)及中樞神經失調(central nervous system disorder)等. 法規及檢驗方法 2002/95/EEC ，CA Prop 65 ，16CFR1303 檢驗方法: EPA 305

6、0B or other acid digestion Mitac的策略 塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金属、玻璃及包裝材料等含量應低於 100ppm鉛及其合金傳統使用於 焊煬(solder)、零件接腳(components leg)、焊點(soldering contacts)及 PCBs等.對人類的影響 貧血(anemia)及中樞神經失調(central nervous system disorder)等.法規及檢驗方法 EU 2002/95/EC檢驗方法: Acid digestion Mitac的策略 合金種類 含鉛允許量 鋼材 0.35% 鋁合金 0.4% 銅合金 4% 焊錫 1000pp

7、m.鎘及其化合物傳統使用於 塑膠件、塑膠安定劑(plastic stabilizers)、著色劑(coloring agents)、 色素(dyes/pigment)、漆料(paints)或表面處理(surface coating)例如 : CdO, CdCl2, CdS, Cd(NO3)2, CdSO4, Cd(C18H35O2)2 等.對人類的影響痛痛病(Itai-Itai disease)、肺氣腫(emphysema) 和腎功能失調(kidney disorder)等.法規及檢驗方法 91/338/EEC, SE Cadmium Ordonnance, CH StoV Anh. 4.11

8、, etc.檢驗方法 : EN 1122 or other acid digestionMitac的策略 一般塑膠件、橡膠、漆料、油墨、金属、玻璃及包裝材料等應低於5 ppm定期提供檢測報告。汞及其化合物傳統使用於 繼電器(relay)、開關(switches)、電子接點(electronic contacts)、電極(electrodes)、色素(pigments)與顯示燈泡(display lamps)等例如：Hg, HgO, Hg2O, HgCl, HgCl2, Hg2Cl2, Hg(NO3)2, Hg(CH3COO)2, Hg2SO4, CH3HgX, C3H7HgX, C6H5HgX

9、等.對人類的影響神經系統失調(nervous disorder)等.法規及檢驗方法 2002/95/EEC 建議方法 : EPA 3052 or other acid digestion Mitac的策略 全面禁用六價鉻化合物傳統使用於安定劑(stabilizers)、催化劑(catalysts)、著色劑(colorants)、染料(dyes)電鍍(plating)及鏍絲防鏽(screws anticorrosion)等. 本禁用限六價鉻，不含三價鉻(Chromium III)化合物.例如：Li2CrO4, Na2CrO4, K2CrO4, (NH4)2CrO4, CaCrO4, SrCrO4

10、, BaCrO4, PhCrO4, ZnCrO4, Na2Cr2O7, Na2Cr2O7, K2Cr2O7, (NH4)2Cr2O7, CaCr2O7, ZnCr2O7等. 對人類的影響慢性潰瘍(chrome ulcer(chronic), 肺癌(lung cancer)與皮膚炎(autosensitization dermatitis).法規及檢驗方法 2002/95/EEC 檢驗方法 : EPA 3060 or other acid digestionMitac的策略 全面禁用多溴聯苯類, PBB(polybromobiphenyl)多溴二苯醚, PBDE Category傳統使用於 塑膠

11、及PCBs類材料之阻燃劑(flame retardants).對人類的影響 多溴聯苯類物質燃燒可能會產生戴奧辛類的物質(dioxin category emission after the substances are burned).肝功能失調(liver disorder). 法規及檢驗方法 2002/95/EEC 建議檢驗方法 : GC Mass. Mitac的策略 全面禁用.大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试专利问题 大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试

12、鉴定電子零件類化學溶劑，塑膠 金屬件，包裝材料大大 纲纲绿色产品介绍关键词法规常识 专利鉴定, MiTAC 检测标准绿色制程特点、控制Q/A ，笔试绿色制程特点、控制合金对比PCB锡膏控制ReflowWave Solder测试、检查合金对比、选择Sn-3.5AgSn-Ag-CuSn-Ag-Cu-SbSn-0.7CuSn-Bi-AgSn-Zn-Bi熔点温度53.53.5621Fillet lifting resistance2.52.52.52.55.55.5可焊性42341*10制程操作31.51.554*10可靠性31.51.5456循环使用2.52.52.52.556价格4.54.54.5

13、1.54.51.5合金可用性1.5341.556总评分262123283246平均分3.32.62.93.54.25.6锡膏稳定性0.00.00.40.40.80.81.21.21.61.62.02.00 04 48 81212161620202424Holding time(h)Holding time(h)Tackiness Tackiness （NN）SMT Process Limitprobe speed : 2.0 mm/sprobe pressure : 0.49 Npull-off speed : 10.0 mm/spressing : 0.2 s浸润角This contact

14、angle is used as a scale for wettability. WA : Surface tension of base materialWB : Surface tension between solid and liquidWC : Surface tension of liquid : Contact angleWAWBWCWA=WB+WC x COS = 0Perfect wetting0 90Partial wetting 90 180 Non wetting 合金相图(63/37)Pb / Sn 無限共熔元素Eutectic 63/37金属结晶, mp. 415

15、, mp. 670SnCu金属间化合物的增长 under Sn under Sn70Pb30135, 1 天 135, 25 天 结晶蠕变，时效Time (hr)0 50 100 150Creep strain (%)05Sn-37PbLFS-AAlloy-HLFS-B101520253035TimeStrengthSnPbSnAgCuSnCuTemp. ()Melting Time峰值温度差变小峰值温度差变小Reflow Profile0.85 wt%0.7 wt%Sn wt%Temperature(degree)SnCu金相图Rework 可靠性 焊料从发明到使用，已有几千年的历史。SnP

16、b焊料以其优异的性能和低廉的成本，一直得到人们的重用，现已成为电子组装焊接中的主要焊接材料。 豐富的使用經驗 原材料容易取得 合適（較低）的熔點溫度 良好的潤濕特性 固液共熔溫度範圍小 良好的制造性 可接受的可靠度 好的導電性、導熱性 良好金屬界面穩定性多好的焊料多好的焊料铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类生活环境和安全带来较大的危害。从保护地球村环境和人类的安全出发，限制使用甚至禁止使用有铅焊料的呼声越来越强烈，这种具有悠久应用历史的SnPb焊料，将逐渐被新的绿色焊料所替代，在二十一世纪科技高速發展、生活水平日新月異的今天，这将成为可能。 抑制蛋白质的正常合成功能 危害人体中枢神经

17、精神混乱、呆滞、生殖功能障碍贫血、高血压等慢性疾病 铅对儿童的危害更大，会影响智商和正常发育 危害肝髒、腎髒錫鉛既然這麽好，錫鉛既然這麽好，爲何自討苦吃搞無爲何自討苦吃搞無鉛鉛哪些日常用品含铅？哪些日常用品含铅？很多途逕都將導致程度不同的鉛污染、中毒人体通过呼吸，进食，皮肤吸收等都有可能吸收铅或其化合物錫爐高溫下，鉛的揮發嚴重錫渣中富含鉛，處理不當將直接污染生態環境、地下水水資源廢棄電子産品上也富含鉛汽车、汽油、罐头、自来水管等生产有大量使用含鉛品多種制造業中含鉛元件，長時間接觸皮膚吸收電子産品運做時發熱導致鉛蒸化含鉛炊具雨水（尤其是酸雨）侵蝕導致水源Pb汙染 以美国为例，每年随电子产品丢弃的

18、PCB约一亿块，按每块含SnPb焊料10克，其中铅含量为40计算，每年随PCB丢弃的铅量即为400吨 随着微细间距器件的发展，组装密度愈来愈高，焊点愈来愈小，而其所承载的力学、电学和热学负荷则愈来愈重，对可靠性要求日益提高，但传统的SnPb合金的抗蠕变性差，不能满足近代电子工业对可靠性的要求。因此，无铅焊料的开发和应用，不仅对环境保护有利，而且还担负着提高电子产品质量的重要任务 。尤其是運輸業對電子産品的高依賴性，對焊接可靠性提出了更高的要求，促使人們不斷研發新的更可靠的焊料。假象在外太空的宇宙飛船上，一主控電腦的某個小元件因長時間顛簸而裂開，其損失不可設想！錫鉛合金真的在焊錫鉛合金真的在焊接

19、上就十全十美了接上就十全十美了嗎？嗎？电子组装焊接是一个系统工程，对无铅焊接技术的应用，其影响因素很多，要使无铅焊接技术获得广泛应用，还必从系统工程的角度来解析和研究以下几个方面的问题：元件（IC元件、被動元件、連接器元件等） PCB（浸金板、Entek/OSP板、化銀板） 焊料（錫膏、錫絲、錫條、錫球） 助焊劑（Flux、稀釋劑、助焊膏） 焊接設備(Reflow、Wave solder 、Hand solder、BGA Rework) 廢料回收(Reflow/wave/hand/rework 錫渣回收利用） 組裝制程控制（各階段都需特殊的制程設定）+ NiPd、NiPdAu、 SnBi、 S

20、n、 SnCu、 Au、 AgPt、SnAgCu(BGA)、SnPd、NiAu、SnAg. 其中以NiPd爲最成熟之工藝無鉛元件必須更能耐高溫制程而不至於産生爆米花(Popcom)效應及脫層（delimitation）現象。尤其是電解電容、記憶型晶片在高溫下易損壞。連接器塑膠部分易變形損壞。純錫表面處理存在潛在可靠度問題，在表面應力作用下，純錫表面易形成單晶增長，所謂“須晶”，長度可達3um、4mm，正好可能導致fine pitch短路。適當加入鉛可避免“須晶”形成。SnCu機械性能、焊接性良好，可鍍膜處理、成本底，且不産生“須晶”錫銀/錫鉍表面處理在日本電子業界被普遍認可，但是在目前有鉛、無

21、鉛過渡期使用還存在隱範:SnPbBi共晶合金熔點低至96Dc.無鉛處理表層更易氧化、吸濕，必須做好防潮防氧化，制程中須盡量做好高溫低氧作業目前PCB表面處理爲熱風焊錫處理（HASL）方式鍍上SnPb共晶合金。而無鉛PCB表面處理工藝有：OSP/Entek PCB :Organic Solderability Preservatives.鍍銀：Immersion silver鍍錫：Immersion tin鍍鈀鎳金：Electroless palladium/ele nickel/immersion gold鍍鎳金：Ele nickel/Immersion goldOSP制程容易，且不會有離子汙染，成本低等優勢。但可焊性能較差，薄薄的保護層易失效導致PAD氧化，在線測試困難。鎳金鍍層已是成熟技術，可焊性能良好，穩定，但成本較高鍍純錫易形成“須晶”普遍使用的PCB爲Fr-4，Tg較低，約125140度。如選用高Tg的PCB材質，成本將相應增加。需要氧化还原能力更强和润湿性更好的助焊剂，以满足无铅焊料焊接的要求。助焊剂要与焊接预热温度和焊接温度相匹配，而且要满足环保的要求。迄今为止，实际测试证明免清洗助焊剂用于无铅焊料焊接更好。好的助焊性能、配合無鉛預熱溫度、免洗、滿足SIR及離子殘留標准這4者之間存在矛盾，這也體現無鉛助焊劑的重要性及專密性。焊