MLCC无铅焊接工艺学习资料

广州佰勤贸易有限公司2005年8月15日MLCC无铅焊接工艺目录一、为什么要无铅二、无铅简介三、无铅镀层四、无铅焊料五、无铅波峰焊六、无铅回流焊七、过渡期可能遇到的问题一、为什么要无铅1、环保的要求：微量的铅也能影响婴幼儿和儿童的智力发育和神经行为，导致智力降低，身高体重降低等2、立法的要求：欧盟(EU)两个指令

ROHS

(RestrictionsofHazardousSubstances

关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令)

WEEE（WasteElectricalandElectronicEquipmentdirective关于报废电子电器设备指令

)执行期限：2006年7月1日

二、无铅简介1、IPC(美国电子电路和电子互连行业协会)：≤0.1wt%(1000ppm)2、NEMI(国家电子制造创始组织)

:＜0.1wt%3、EuropeEUELVD(欧盟废弃车辆回收指令)：＜0.1wt%Pb4、U.S.JEDEC(电子元件工业联合会)：＜0.2wt%Pb5、JapanJEIDA（日本电子工业振兴协会）：＜0.1wt%Pb(一)定义：迄今为止国际上尚无通用定义1、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过100ppm(SonySS-00259)2、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入铅元素可认为是无铅3、JEDEC认为固体含铅量不超过0.2wt%视为无铅4、Rohs和SS-00259允许电子元件中的玻璃含铅(二)相关标准

日本在无铅方面一直走在世界前列，其中Panasonic更是先行一步，其于１９８１年１０月推出世界上第一款无铅电子产品MJ30，２０００年６月１日，其全制品无铅化计划激活，到２００３年３月３１日全制品无铅化实现，其在日本国内２２个工厂和海外７９个工厂全部实现无铅化制程，其中英国松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。紧随其后的有Sony、SHARP、NEC、TOSHIBA、HITACHI、TDK、NIKON等。

(四)日本无铅进程(五)MLCC无铅端头结构BME(贱金属电极)NiCuNME(贵金属电极)SnNiPdAgorPdAg瓷体(六)实施无铅工艺着手点1、所有元器件(主要是端头或引线)2、焊料(焊锡条、焊膏)3、PCB4、助焊剂5、包装材料三、锡铅镀层有哪些替代镀层？(一)纯锡（100%Sn)(二)锡银（Sn-Ag)(三)锡铋（Sn-Bi)(四)锡铜（Sn-Cu)(五)锡锌（Sn-Zn)替代镀层的评估(一)纯锡（100%Sn)1、优点：232℃的熔点允许该镀层用于较高温度场合容易沉积与含铅焊膏兼容可电镀性极佳优良的可焊性/兼容性/润湿特性低成本、高的使用率无合金成份控制问题2、不足：

有锡须生长之虞需要对锡须问题作充分的说明才能得到广泛的接受(二)锡银（Sn96.5%Ag3.5%)1、优点：在较宽的循环疲劳范围内,具有可以和Sn63/Pb37合金媲美疲劳寿命可接收的润湿特性2、不足：合金比例较难控制：银含量稍为变化就会影响合金的共熔点成本高未广泛使用复杂的废水处理及环境方面的顾虑低沉积速率(三)锡铋（SnBi1-2.5%)1、优点：2000年起在日本开始使用2、不足：铋容易与Sn/Pb形成低熔相（形成的Bi-Pb相较脆且易于破裂)铋会导致健康问题（如：使染色体畸变）铋需要特殊的回收利用工艺铋是铅矿的副产品铋是脆性金属，在镀层中容易造成龟裂润湿性不佳材料、维护、人力等费用较高有锡须生长之虞(四)锡铜（Sn99.3%Cu0.7%)1、优点：高强度资源充足2、不足镀层为脆性合金低的润湿特性合金成份稍为变化就会导致较大的熔点变化（即：要有非常严的控制）易长锡须当铜的含量超过1.5%时，在室温下储存镀层会变棕色XRF不能测出铜基体上的镀层中的铜含量

（即：铜含量的控制成为问题）(五)锡锌（Sn91%Zn9%)1、优点：高强度和抗疲劳特性2、不足：浮渣多潜在的腐蚀性在铜基或镍基上的润湿性较差(一)生产无铅焊料的世界著名公司Multicore：英国摩帝可Tamura:日本田村化研Senju

：日本千住公司AIM：加拿大AIMAlpha

：美国阿尔发公司Kester:美国凯斯特公司Stanmol:德国Stanmol四、无铅焊料材料组成及成份熔点温度及其范围Sn100232℃SnCu0.7227℃SnAg3.5221℃SnAg3.8Cu0.7217℃SnAg3.88Cu0.7Sb0.25217℃SnAg2.5Cu0.8Sb0.5210-216℃SnBi5Ag1203-211℃SnBi5Ag1+209-217℃(二)一些无铅焊料组成及熔点回流焊用无铅焊料锡膏（焊料膏）波峰焊用无铅焊料锡棒（焊锡条）

目前，无铅焊料尚没有形成国际标准以及国家标准，国内外已经开发出可供选择的合金种类众多，作为用户的电子产品制造商经常产生困惑。下列图表是近期对世界主要电子产品制造商的问卷调查结果，他们的选择可以作为您的参考依据。无铅焊料使用调查统计图(三)无铅焊料的选择Sn63Pb37

3.70Sn62Pb36Ag2 7.50Sn96,5Ag3,5 12.10In52Sn48 104.00In97Ag3 195Sn91Zn9 5.10Sn95Sb5 5.40Sn65Ag25Sb10 52.40Sn96.7Ag2Cu0.8Sb0.59.20Sn95.4Ag4Cu0.5 13.00Sn95.5Ag3.8Cu0.7 12.60Sn95Ag4Cu1 14.60Sn99.3Cu0.7 5.50 Bi58Sn42 8.20Sn63Pb37/Sn95.5Ag3.8Cu0.7=1：3.4

(四)无铅焊料价格比较(美元)注：2004年2月价格

选择用于SMT组件的焊膏应考察的主要变量就是该合金的回流温度。进行选择时应考察元器件的受热问题

目前，锡-银-铜是一种用于SMT装配应用的常用合金。这些合金的回流温度范围为217-221℃

，峰值温度为235-255℃时即可对大多数无铅表面达到良好的可焊性

2、选择焊锡膏应注意的主要问题

用于波峰焊的无铅焊料多为锡-银-铜或锡-铜五、无铅波峰焊建议的无铅焊料–SnAgCu或SnCu05010015020025030090±30s230℃或更高

°180℃预热°°

30±10s150℃t(sec)最高温度:250~255℃无铅回流焊典型温度曲线建议的无铅焊料-SnAgCuT(℃)六、无铅回流焊七、过渡期可能遇到的问题

1、有铅无铅混用问题：

在有铅焊接向无铅焊接的过渡期，有些客户采用宇阳的无铅(纯锡)MLCC，仍使用有锡铅焊料(Sn63Pb37)，但回流峰值温度(220℃左右)仍为有铅焊接工艺的温度，这样可能导致可焊性不良或虚焊问题。众所周知，纯锡的熔点为232℃，如回流区最高温度只有220℃左右，达不到锡的熔点，镀层的锡层和焊膏不能共熔。我们的建议为：若无铅镀层和有铅焊膏混用时，采取“就高不就低”的原则，即按无铅工艺设置温度曲线。如端头是纯锡层，最高回流温度至少为