ROHS CA产品管理作业办法

GreenglobeourhomeFoxconnTechnologyGroupSMTTechnologyDevelopmentCommitteeSMTTechnologyCenterSMT技術中心ROHSPCBA產品管理作業辦法目錄RoHSPCA制程概述RoHS物料選擇合金選擇元器件選擇PCB要求RoHS制程轉換RoHS轉換方針回流焊波峰焊焊接檢查測試重工與維修可靠性驗證鉛污染預防RoHSPCA制程概述RoHS制程的導入RoHS產品定義為符合RoHS要求的產品,RoHS制程即為生產RoHS產品的制造過程.對於PCA制程,主要的RoHS限制物質就是鉛.所以鉛的替代以及制程中鉛的控制是我們的重點.成功實現RoHS制程需要全面的制程定義,合理的材料選擇,和持續,條理化的反饋檢查和分析。RoHS導入五步法:1選擇合適的焊料和設備2定義制程3開發健全制程4進行無鉛制程生產5管控并完善制程RoHSRoHSPCA制程概述RoHS對PCA制程影響概述多數的現有制程不會有大的影響元件/焊料成本增加無鉛焊接的污染問題會影響可靠性更高的焊接溫度無鉛焊料較差的潤濕性需要更加嚴格的物料檢驗和管控需要專用性能更好的設備RoHSPCA制程概述RoHS制程的主要挑戰PCB與元件的兼容性問題有關無鉛標識,測試驗證的工業標準還比較缺乏無鉛焊料的應用還不成熟制程中會出現更過的不良諸如空洞,上錫.可靠性數據的應用與關聯昂貴物料的成本控制更小的制程窗口RoHSPCA制程概述RoHS制程VS有鉛制程RoHS物料選擇無鉛合金選擇錫鉛焊錫的使用根源:铅是自然界分布很广的元素，地壳中含量为0.0016％.由于铅的独特性质--柔软性、延展性、低熔点和耐腐蚀,使铅成为应用最广泛的金属之一.在锡中加入铅可以获得锡和铅都不具备的优良特性:(1)降低熔点,便于焊接Sn(231.9oC)Pb(327.5oC)共晶熔点183oC(2)改善机械性能,抗拉强度和剪切强度都增强(3)降低表面张力,有良好的流动性,润湿性好(4)抗氧化性增强,抗腐蚀性好(5)导电性好(6)焊点外观好,便于檢查(7)铅的资源丰富,成本低無鉛合金選擇选择用来取代鉛的材料必须满足以下要求原料来源广泛.

无毒性.

易于使用可循环再生的無鉛合金選擇替代铅的材料及其相对价格

一般来说，几乎所有的無鉛焊錫都比锡/铅共晶的润湿性能(扩散性)差總合考慮,目前還没有開發出能与共晶锡铅相媲美的替代品無鉛合金選擇Sn,Ag,Cu系统的合金具具有相当好的的物理和机械械性能,是無無鉛合金的主主要选择.為確保回焊,波峰焊,維維修及重工工之間的兼容容性,在RoHS轉換階段,我我們選擇SAC305合金為RoHS焊料的基礎.SAC305即96.5%Sn-3.0%Ag-0.5%Cu.為什麼選擇SAC305?生产经验接近共晶温度度(220℃℃)行业认可相对低毒性易与使用广泛应用于亚亚洲电子行业业有效控制成本本(比其它SAC材料成本低)与重工,波峰峰焊,回焊等等兼容性好無鉛合金選擇無鉛焊料特點點(SAC305):熔点高,183℃vs217℃.表面張力大,流動性差,潤濕性差延展性有所下下降拉伸强度和耐耐疲劳性强比比Sn/Pb优越.对助焊剂的热热稳定性要求求更高.高温下对Fe有很强的溶解解性.RoHS元器件的選選擇元器件必須須滿足RoHS的要求,并并有確且的的含量定義義.所選元器件件要同RoHS制程兼容。。元件應該能能够抵抗无无鉛製程所所需的较高高温度.一般無鉛元元件需要耐耐受260度的無鉛鉛制程溫度度.從元件供應應商處確認認所用的元元件是否適適用於特定定的進程。。依據焊錫合合金、設備備選用、產產品設計的的不同，每每一種板卡卡制程要求求的溫度可可能不一樣樣。高溫下元器器件不良RoHS元器件的選選擇BGABGA类錫球合金金必須與所所選擇的錫錫膏兼容.BGA製造商一般般選擇錫銀銀銅合金作作為錫球.原則上錫鉛鉛和無鉛BGA包裝不可以以混裝在同同一片板上上如果通過焊焊點可靠性性測試與SAC錫膏兼容,也可以使使用其他合合金成分元件端子鍍鍍層只允許使用用無鉛處理理,目前前首選的鍍鍍層為Ni/Pd/Au(鎳/鈀/金金),其次次為Ni/Pd,粗錫鍍層也也可接受噴錫是一種種替代錫鉛鉛處理的引引腳處理方方式,但要要考慮錫須須的影響.所選擇焊料料表面處理理的兼容性性應該經過過焊點可靠靠性測試得得評估PdCuNiAuCuSnSAC錫球鍍層RoHSPCB要求PCB材質PCB符合RoHS要求,包括括PCB材質,油墨墨,鍍層.PCB能夠經受無無鉛高溫制制程.適用于有鉛鉛制程的PCB用于無鉛制制程時會產產生可靠性性問題.變變形,PAD脫落,孔環環脫落,裂裂縫等高溫下PCB不良PCB表面處理PCB表面處理必必須是無鉛鉛的,要與與所選擇的的RoHS合金兼容,每種處理方方式都有其其優缺點.目前我們們主要為OSP和Im-Ag.RoHSPCB要求錫須介紹純錫鍍層會會產生錫須須(PCB&元件),錫錫須會引起起許多嚴重重的可靠性性風險,比比如導致電電路短路.錫須是一種種自然發生生的現象,在純錫處處理的鍍層層錫須產生生的過程如如圖所示.多數的錫須須是單一晶晶體,隨時時間“成長長”,有的的會長到10mm以上.一般般可接受的的標準在50um以下.錫須有許多多形狀,絲絲狀,結狀狀,柱狀,針狀,丘丘狀等錫須的成長CuSn錫須的影響響和預防業業界還在研研究中目前降低錫錫須造成的的可靠性風風險的方法法使用大顆粒粒的粗錫鍍鍍層(>2um)加厚純錫鍍鍍層(10um)保形塗層Conformalcoating增加鎳基鍍鍍層(Cu/Ni/Sn)回焊錫鍍層層減小壓力力蘸錫處理大大間距元件件(PTH)在錫鍍層中中加入其他他元素(Cu,Bi)嚴格控制錫錫鍍層制程程錫須介紹RoHS制程轉換RoHS制程轉換方針RoHS轉換就是由由目前的有有鉛產品生生產向RoHS產品生產轉轉換的過程程方案A是我們採取取的.PbcontentRoHSComplianceTinleadsolderMixtechnologyNotRoHSComplianceSn/PbOptionCOptionAOptionB關鍵方面=>(TDSI)教育訓練(Training)文件制作(Documentation)區分隔離(Segregation)驗證分析(Identification)專門的RoHS生產線和作作業區域所有RoHS物料要標示示並存放于于指定區域域所有RoHS治具要標示示清楚并與與有鉛治具具區分所有參與RoHS生產之人員員必須完成成訓練和認認證所有作業辦辦法和操作作手冊必須須專用于RoHSRoHS轉換我們要要做什么???RoHS教育訓練所有參與RoHS生產的人員員必須經過過相關教育育訓練并認認證合格,實行佩證證上崗.不同的級別別和工站進進行不同的的訓練,有有訓練記錄錄,RoHS文件管控發行專用文文件來實現現RoHS生產中各環環節的管控控.RoHS區分隔離RoHS生產區域標標識RoHS物料標識RoHS專用治工具具標識人員標識關鍵:區區分出RoHS與有鉛RoHS轉換檢查RoHS生產前需要要對生產線線及相關的的區域等方方面進行檢檢查,以確確保所有程程序都是符符合要求的的.無鉛回流焊焊概述回流焊,就是把印刷刷好的錫膏膏通過回流流焊接形成成焊點,把把PCB與SMT電子元器件件焊接起來來,达到电电气功能.無鉛回焊的的特點:高高溫,较差差润湿性,焊點外外观黯淡粗粗糙,延展展性差,空空洞多.無鉛回流焊焊高溫的回焊焊制程,會會增加PCA和元器件的的熱衝擊.PCB的彎曲,變變形會影響響BGA的可靠性.因此在回回焊過程,使用合合理的治具具控制PCA的彎曲非常常重要.為了獲得良良好的焊接接品質,建建議使用氮氮氣回焊設設備.闭环焊剂分分离/收集集系统可去去除再流焊焊设备内部部95%的的焊剂残渣渣,同时保保证氮气的的再循环利利用空气再流焊焊设备采用用還需要有有过滤器系系统,最小小化排放废废气污染以以满足環保保要求.無鉛回流焊焊曲線的獲得得要通過測測溫板來測測量,測溫溫板的制作作原則等同同于有鉛制制程.RoHS溫度的提升升需要對測測溫板的使使用壽命重重新評估.RoHS回焊溫度曲曲線的規格格來自於錫錫膏供應商商的推薦,行業標準準的規定,客戶的要要求,以以及工程經經驗.(最終決定定於PCA的複雜程度度及錫膏供供應商的推推薦.)無鉛波峰焊焊溫度曲線線示例Allparametersmeetthedefinedspecs.無鉛波峰焊焊概述波峰焊,就就是將助焊焊劑塗布在在PCB背面,并使使之預熱到到活化溫度度,利用焊焊錫將PCB與PTH電子元器件件焊接起來來.無鉛波峰焊焊的特點:高溫,较较差的流動動性,润湿湿性,易產產生錫渣,焊點外观观黯淡粗糙糙,延展性性差.item合金共晶溫度錫溫有鉛Sn63/Pb37183℃245℃無鉛SAC305217~219℃260℃無鉛波峰焊焊無鉛波峰焊焊制程轉換換無鉛焊料會會腐蝕與它它接觸的設設備部件,RoHS制程的波峰峰焊設備應應採用耐高高溫,耐腐腐蝕的合金金材料(不鏽鋼+鍍鍍鈦合金)理想的狀況況是使用專專用的RoHS設備.現現有的波峰峰焊設備轉轉換為RoHS時必須注意意以下几點點:錫槽必須先先用純錫清清洗,然後後熔無鉛錫錫條.所有用于有有鉛的容器器在投入RoHS應用時必須須仔細清潔潔.為保持錫的的純度,保保證無鉛品品質,錫槽槽合金成必必須定期檢檢測.任何輕微的的鉛污染都都會嚴重影影響焊點的的可靠性,所有PTH元件必須保保證為RoHS元件.使用無鉛焊焊錫時產生生的錫渣比比使用Sn/Pb焊錫要多.無鉛波峰焊焊無鉛波峰焊焊不良表現現無鉛波峰焊焊接常見不不良:不上錫少錫縮錫拉尖冷焊焊點起縐吹孔錫球焊盤翹曲連錫PCA經過波峰焊焊會發生漏漏銅現象,無鉛焊料料對銅的吸吸收能力很很強,即所所謂的食銅銅現象.尤尤其是采采用OSP表面處理的的PCB.對於錫銀銅銅焊錫可採採用錫銀SAC300的錫棒進行行銅含量調調整.PTH孔上錫是無無鉛波峰焊焊接的重點點和難點.無鉛焊料焊焊接OSP板可以用以以下方法來來提高通孔孔填充:降低鏈速,以延長焊焊錫時間增加助焊劑劑噴塗量,減少熱風風刀壓力使用活性更更強的助焊焊劑,如水水洗助焊劑或固含量量更高的助助焊劑提高錫波高高度提高錫爐溫溫度使用固含量量,酸性更更高的助焊焊劑開啟擾流波波輔助焊接接改善波峰焊焊載具無鉛波峰焊焊240℃250℃260℃1.4m/min1.1m/min0.8m/min錫爐溫度直直接影響孔孔上錫.鏈速越低,填充效果果越好.波峰焊助焊焊劑(FLUX)介紹助焊劑的四四大功能清除焊接金金屬表面的的氧化物;在焊接物表表面形成一一液態的保保護膜隔絕絕高溫時時四周的空空氣,防止止金屬表面面的再氧化化;降低焊錫的的表面張力力,增加其其擴散能力力焊接的瞬間間,促進進焊錫與受受熱元件和和鍍層結合合,順利完成焊焊接。無鉛制程對對助焊劑的的要求1.使用活性更更強,或固固含量更高高的助焊劑劑2.助焊焊剂的热稳稳定性要求求更高.無鉛波峰焊焊無鉛鉛波波峰峰焊焊在錫錫爐爐區區域域使使用用氮氮氣氣將將會會減減少少錫錫渣渣產產生生,同同時時提提高高焊焊料料的的潤潤濕濕性性.氮氮氣氣會減減少少板板面面和和元元件件產產生生氧氧化化,由由此此來來彌彌補補無無鉛鉛焊焊料料潤潤濕濕性性差差的的影影響響,尤尤其其對對免免洗洗助助焊焊劑劑顯顯得得更更為為重重要要.氮氮氣氣也也可可以以減減少少連連錫錫和和拉拉尖尖,可可以以改改善善較較厚厚板板的的通通孔孔填填充充效效果果.通用用的的RoHS波峰峰焊焊溫溫度度曲曲線線的的規規格格來來自自於於助助焊焊劑劑供供應應商商的的推推薦薦,行行業業標標準準的的規規定定,客客戶戶的的要要求求,以以及及工工程程經經驗驗.無鉛鉛波波峰峰焊焊溫溫度度曲曲線線示示例例Allparametersmeetthedefinedspecs.無鉛焊接接的檢查查與錫鉛焊焊點相比比,無鉛鉛的焊點點光澤較較暗,多多粒,多多坑無鉛焊點點延展性性較差,外觀差差異較大大由於如上上差異,缺少經經驗的人人員可能能會誤判判誤判的結結果將會會反映在在冷焊,少錫,空焊上上RoHS制程目檢檢的檢查查標準可可能要做做修正檢驗人員員需要重重新進行行教育訓訓練,增增強對無無鉛焊接接的認識識IPC-A-610是通用的的板子裝裝配檢驗驗規範.目前新版版(IPC-A-610D)已經發行行,其中中增加了了對無鉛鉛焊接的的檢驗標標準.X-Ray&AOI檢驗沒有有大的影影響,但但需要針針對無鉛鉛工藝進進行重新新設定.無鉛制程程ICT無鉛焊錫錫表面殘殘留比較較堅硬,ICT測試難度度增大.為了能能夠刺穿穿表面殘殘留,達達到更好好的接觸觸效果,需要要更大的的測試力力和新型型的高彈彈力探針針.測試壓力力的增加加會加大大測試治治具對PCA及元件的的損壞,所以以所用的的測試治治具要經經過應力力測試和和破壞性性試驗如如紅墨水水,切片片等驗證證.使用高彈彈力探針針無鉛制程程ICT焊錫表面面的堅硬硬和測試試壓力的的增大使使得探針針更易磨磨損.在在RoHS免洗制程程中,應應選用免免洗探針針.OSP表面處理理是ICT的難點.一般需需要在測測試點上上沾錫來來提高測測試性.測試試點沾錫錫可以通通過兩種種方式來來實現:測試點印印刷錫膏膏,經回回焊后形形成有錫錫測試點點(雙面面制程).選用鏤空空的波峰峰焊載具具,通過過波峰焊焊來達到到測試點點上錫(單面制制程).維修與重重工手工維修修SMT被動元件件和小元元件的重重工使用用烙鐵,主動元元件重工工使用熱熱風裝置置基於無鉛鉛焊錫的的特性,烙鐵溫溫度可達達360~4000C.而且烙鐵鐵的功率率也需要要增大.不同元件件選擇不不同的烙烙鐵頭無鉛的維維修目前前還很不不成熟(溫度和和作業).對於一些些複雜的的PCA或元件,還需要要預熱以以降低PAD受損.为了得到到合理的的维修效效果在重重工时避避免交叉叉污染不同的助助焊剂不同的合合金維修與重重工BGA重工BGA重工工站站需要更更强大的的加热設設備SRT-1100HR重工系統統需要有有電腦來來監控時時間和溫溫度,溫溫度需要要用熱電電耦來測測量.重工使用用的錫膏膏印刷治治具/設設備應該該能夠精精確對位位,所印印刷的錫錫膏量應應該等同同于正常常印刷制制程.當殘留不不應響電電氣性能能時不需需要清洗洗.重工後應應該有X-Ray檢查系統統進行檢檢查.維修與重重工小錫爐/錫槽重重工PTH元件的重重工使用用專用的的無鉛小小錫爐小錫爐實實際上就就是一個個小型波波峰焊,小錫錫爐需要要有自動動的錫波波控制系系統和預預熱能力力.小錫爐的的噴錫開開口應該該由元件件的尺寸寸來設計計.材質質使用耐耐腐蝕的的鈦合金金.針對重工工和維修修,PCA浸泡在無無鉛錫波波的時間間必須嚴嚴格控制制,減少少PCA受熱和元元器件的的損壞.一般般要求浸浸錫時間間不超過過15s.錫樣成分分需要要要做檢驗驗,把污污染降低低到最小小限度.RoHS產品可靠靠性驗證證工藝驗證證-目檢-AOI-X-Ray清潔度驗驗證-離子測試試-SIR&ECM完整性驗驗證-推拉力測測試-切片測試試-紅墨水測測試-C-SAM-IST測試焊點外觀觀檢驗(SMT)焊點是否否上錫良良好,助助焊劑殘殘留,焊焊點外觀觀是否允允收.檢檢驗標準準IPC-A-610D.OKNGPCA表面是否否清潔無無殘留,外觀是是否有其其他焊接接不良焊點外觀觀檢驗(PTH)OKNGX-RAY檢驗BGADIMME-CAPBGA是否焊接接良好,有無空空洞.PTH孔上錫狀狀況NGOK切片分析析BGA焊點是否否焊接良良好,有有無空洞洞,裂痕痕,上錫錫不足.DIMM&E-CAPVIAOKQFPNG鉛污染預預防铅污染由于在向向無鉛工工艺的转转换过程程中仍然然会有大大量的锡锡/铅产产品生产产和存在在,因而而產生铅铅污染的的機會很很大.过去一直直认为無無鉛合金金中含有有铅是可可以接受受的.实事上,無鉛体体系中晶晶体结构构的金属属间化合合物是不不溶的,它会会在引脚脚边析出出,在焊焊点处形形成空穴穴从而导导致焊点点失效.铅污染鉛作為雜雜質進入入到焊點點中會增增加焊點點的強度度,但會會產生金金屬間結結晶結構構,降低低了焊點點的延展展性和韌韌性,從從而加大大了焊點點破裂的的風險.更重要的的時,鉛鉛的混入入使得產產品中鉛鉛超標,就不可可以稱其其為RoHS產品.任何輕微微的鉛污污染都會會嚴重影影響焊點點的可靠靠性任何悉知知的鉛污污染問題題都必須須得到客客戶的承承認.總之,要要避免铅铅污染鉛污染的的途經制程中造造成鉛污污染的途途經在貼有RoHS標簽的產產品含有有超標的的鉛雜質質時進行行交貨.在貼有有RoHS標簽的的產品品實際際上是是有鉛鉛產品品時進進行交交貨.污染焊焊料槽槽,這這樣就就會連連鎖造造成許許多其其它電電路板板的污污染.由於一一些焊焊點的的在進進程中中被錯錯誤的的處理理,造造成污污染.鉛污染染預防防專綫生生産波峰焊焊設備備一旦旦被用用於無無鉛焊焊接，，那麽麽它一一般被被專用用於無無鉛焊焊接。。由於產產線的的規劃劃,這這就意意味著著整條條產線線都必必須在在同一一時期期内專專用於於處理理RoHS波峰焊焊產品品.整個產產品車車間可可分爲爲RoHS產品製製造部部分和和SnPb產品製製造部部分。。要使得得損失失最小小就要要求仔仔細的的考慮慮使得得產線線的轉轉化與與產品品的轉轉化同同步。。鉛污染染預防防避免元元件的的混裝裝要求供供應商商對每每個RoHS元件提提供一一個獨獨立的的料號號.不推薦薦在不不使用用獨立立料號號的情情況下下(比如以以日期期編號號)進行RoHS轉換.對於那那些沒沒有供供應商商料號號標致致的元元件,要求供供應商商提供供一種種方法法來確確定其其所供供應的的產品品是RoHS的(比如不不同的的元件件記號號).對新的的RoHS元件指指定新新的內內部料料號.P/N-G(ODM)直接使使用客客戶RoHS料號鉛污染染預防防防止電電路板板混裝裝當Sn/Pb和RoHS產品是是在同同一設設備上上生産産時，，一定定要將將不同同制程程的電電路板板區分分開。。當同一一產品品存在在有鉛鉛和R