《SMT无铅制程教材》课件

SMT无铅制程教材欢迎来到SMT无铅制程教材。本课程将全面介绍无铅焊接技术，包括其发展、优势、挑战及具体工艺流程。让我们一起探索电子制造业的绿色革命。课程目标掌握无铅制程基础知识了解无铅焊接的原理、优势和挑战。熟悉无铅焊料特性学习各种无铅焊料的性能和应用。掌握无铅焊接工艺深入了解回流焊和波峰焊等工艺。了解可靠性测试方法学习无铅焊接的检测和可靠性评估技术。无铅制程的来源和发展12000年前传统含铅焊料广泛应用于电子制造业。22002年欧盟通过RoHS指令，限制电子产品中铅的使用。32006年RoHS指令正式实施，推动无铅制程快速发展。4现在无铅制程成为电子制造业的主流技术。无铅制程的优势环保减少有毒重金属污染，保护生态环境。健康降低工人和消费者接触铅的风险。可回收提高电子产品的回收利用率。全球化符合国际环保法规，便于产品出口。无铅制程的挑战高熔点无铅焊料熔点较高，需要更高的焊接温度。润湿性部分无铅焊料的润湿性不如传统含铅焊料。成本增加无铅材料和设备成本较高，增加了生产成本。工艺窗口无铅制程的工艺窗口较窄，要求更精确的控制。无铅焊料的种类锡银铜（SAC）合金最常用的无铅焊料，如SAC305（96.5%锡、3%银、0.5%铜）。锡铜（SnCu）合金成本较低，适用于一些对性能要求不高的应用。锡银（SnAg）合金具有良好的机械性能，但成本较高。锡锌（SnZn）合金熔点较低，但易氧化，应用相对较少。无铅焊料的熔点217°CSAC305熔点常用SAC合金的熔点，高于传统含铅焊料。227°C纯锡熔点纯锡的熔点，是许多无铅焊料的基础。138°C传统焊料熔点63/37锡铅焊料的熔点，作为对比。无铅焊料的流动性合金成分不同元素的比例影响焊料的流动性。温度控制焊接温度对焊料流动性有显著影响。表面张力影响焊料在焊盘上的铺展和填充能力。氧化程度氧化会降低焊料的流动性，需要控制。无铅焊料的润湿性1表面清洁度焊盘表面的清洁度直接影响润湿性。2焊剂活性适当的焊剂可以显著提高润湿性。3焊接温度温度过低会导致润湿不良。4焊料合金不同合金的润湿性能有所差异。无铅焊料的机械性能无铅制程的焊接工艺回流焊适用于表面贴装（SMT）工艺。波峰焊适用于插件（THT）和混合工艺。手工焊用于返工和小批量生产。选择性焊接适用于局部焊接需求。回流焊工艺1预热缓慢升温，活化焊剂。2恒温均匀加热，消除温度梯度。3回流温度达到焊料熔点，形成焊点。4冷却控制冷却速率，形成良好焊点结构。回流焊工艺的关键参数1峰值温度通常比焊料熔点高20-30°C。2回流时间焊料熔化状态持续30-90秒。3升温速率控制在1-3°C/秒。4冷却速率通常控制在2-4°C/秒。回流焊工艺的焊接缺陷焊料桥接相邻焊点连接在一起，导致短路。虚焊焊点外观正常但内部连接不良。焊料飞溅焊料飞溅到非焊接区域。元件翘起元件一端或多端抬起。波峰焊工艺1预热活化焊剂，减少热冲击。2喷涂焊剂保护焊点，提高润湿性。3焊接PCB与焊料波接触，形成焊点。4冷却控制冷却速率，确保焊点质量。波峰焊工艺的关键参数焊料温度通常控制在250-260°C。传送速度影响焊接时间，通常1-2米/分钟。波峰高度确保充分接触，通常4-8毫米。预热温度通常控制在90-120°C。波峰焊工艺的焊接缺陷焊料短路相邻引脚间形成焊接桥接。焊料不足焊点量不足，无法形成可靠连接。引脚空焊某些引脚未被焊料覆盖。锡珠PCB表面出现多余的小锡球。无铅制程的清洗工艺水基清洗使用去离子水和专用清洗剂，环保但干燥时间长。有机溶剂清洗清洗效果好，但有环境和健康风险。半水基清洗结合水基和有机溶剂的优点，平衡性能和环保。无铅制程的焊接检测目视检查快速但依赖检查员经验。显微镜检查可发现微小缺陷。X射线检测可检查隐藏焊点。3DAOI自动光学检测，效率高。X射线检测微断面检测样品制备切割、磨制和抛光焊点截面。显微镜观察使用高倍显微镜观察焊点内部结构。图像分析测量焊点尺寸、观察金属间化合物。报告生成记录观察结果，评估焊点质量。无铅制程的可靠性1材料选择选择合适的无铅焊料和基板材料。2工艺控制严格控制焊接参数和清洗工艺。3设计优化考虑无铅工艺特点进行PCB和元件设计。4可靠性测试进行各种加速寿命测试验证产品可靠性。无铅制程的失效机理焊点开裂由于热应力或机械应力导致焊点产生裂纹。金属间化合物生长过度生长会导致焊点脆化。锡须生长形成导电的锡晶须，可能导致短路。焊点疲劳由于温度循环导致的累积损伤。无铅制程的可靠性测试热冲击测试模拟极端温度变化。湿热测试评估高温高湿环境下的性能。振动测试模拟运输和使用中的振动。跌落测试评估产品抗冲击能力。加速寿命试验1设计试验方案确定加速因子和样本数量。2准备样品制作代表性的测试样品。3进行测试在加速条件下进行测试。4数据分析使用统计方法分析测试数据。5寿命预测推算产品在正常使用条件下的寿命。温度循环试验-40°C低温极限模拟极端低温环境。125°C高温极限模拟极端高温环境。1000循环次数典型的温度循环测试次数。湿热试验高温高湿环境通常在85°C，85%相对湿度下进行。长时间暴露测试持续时间可达1000小时或更长。定期检查定期检查样品外观和电气性能。失效分析对失效样品进行详细分析。振动试验正弦振动以固定频率或扫频方式进行，模拟特定振动环境。随机振动模拟实际使用中的复杂振动环境，更接近现实情况。冲击测