无铅培训课程.ppt

1、无铅锡膏培训课程,主讲人 服务部,目 录,发展无铅锡膏的背景 有关无铅锡膏的立法 无铅锡膏发展的现状 推行过程中的问题 无铅锡膏的相关资料 无铅制程中常见的工艺问题及其解决办法,铅的使用,人们使用铅的历史悠久.铅容易提炼,价格便宜,应用范围宽广. 酸性电池81.81% 涂料 0.06%, 颜料和化学药品- 4.78% 弹药 - 4.69% 电缆皮 - 1.40% 黄铜和青铜工艺制品 - 0.72% 焊料(除电子焊料外) - 0.70% 电子焊料- 0.49%,焊料 70% 零件焊端 5% 焊盘镀层 25%,什么地方含铅？(电子业),铅的循环,酸性电池 96.5% 被循环 (67.8%-报纸,

2、63.5%-Alcan, 37.9%-玻璃瓶) 60-80%的典型酸性电池都被再利用. 电子设备 美国个别州有再利用, 但没有经济地再使用铅和焊料 大约13年前, 环保者和立法者才提议 WEEE限用铅 2000年8月交通业禁用铅,发展无铅锡膏的背景,为 什 么 禁 用 电 子 业 的 铅?,有关无铅锡膏的立法,美国征税条例 1993年 WEEE 规定 2004 Waste from Electronics & Electrical Equipment 日本东芝-2000年. 索尼,富士通, 日立-2001年. NEC-2003年 日本政府将此列为国际贸易的条款 TCLP(有害物品特殊处理程序)

3、 Toxicity Characteristic Leaching Procedure,有关无铅锡膏的立法,欧洲 欧洲政府机构的第2号草案规定 2004年1月1日执行 ,但欧洲真正实现全面无铅的日程在2006年 美国 早在1991年,里德法律S3.91提议:限制使用含铅焊接材料,禁止使用含铅量高的原料,并限定铅的含量 0.1%. 1993年此提议出台试行后美国制造工业反应激烈并百般阻挠,导致这项提议搁浅.目前美国的无铅化制程的实施要到2008年. 日本 1998年5月,日本政府宣布环保再生的相关法律. 同时日本主要电子设备厂商自发组织并宣告在2001-2002年减少使用含铅材料.,无铅锡膏发展

4、现状,日本 日本电机工业会日前决定从年月起， 家用电器、重型电机和电子 计算机等新产品的生产 都必须使用无铅焊锡。日本各大电机公司已经相继成 功开发多种无铅焊锡材料，并已应用到产品上。如 SONY,FUJITSU等大型电子公司已基本实现无铅化。,焊接性方面，现在仍然没有能够代替锡铅合金的合金。Cu的Sn/Ag锡膏在机械强度和延展性方面优于 其他合金,比较有希望代替锡铅合金。,无铅锡膏发展现状,Sn-Ag-Cu (Eutectic 217C). (如: Sn95.5Ag4.0Cu0.5) 其它的合金是 : Sn99.3/0.7Cu (Eutectic 227C) Sn96.5/3.5Ag (Eu

5、tectic 221C) Sn-Ag-Bi( 200C - 210C ) 如: Sn93.5-Ag3.5-Bi3.0 ( 206C - 213C ) Sn 锡 Cu 铜 Sb 锑 Ag 银 Bi- 铋 Zn 锌,下面是有可能代替Sn/Pb的是 :,各金属基本储量的估计,元素 全球需量(万吨) 全球储量(万吨) 剩余储量(万吨) 银 13,500 15,000 1,500 铋 4000 8000 4000 铜 8,000,000 10,200,000 2,200,000 铟 100 200 100 锑 78,200 122,300 44,100 锡 220,000 300,000 80,000,

6、常用金属参考,最新的无铅基准,由于铅在各种金属中的存在，对与无铅来讲是相对而言的，且在无铅焊料的采矿以及制做过程中，都可能有铅的存在和加入。 根据IPC最新的规定铅含量在1000Dppm以下的焊料就符合无铅焊料的概念。 科利泰无铅基准是铅含量小于500Dppm，现在可以作到100Dppm，但是成本会有较大幅度的上升。,推行过程中的问题,价格 可靠性 元件对高温的反映 什么是无铅锡膏？ 供应链 相关标准 返修 元件焊接端,与材料、元件和设备不相容 设备、工艺限制 有限的工艺窗口 波峰焊工序要优化 清洗工序限制,推行过程中需要解决的问题,科利泰专利无铅锡膏,美国专利号 5，435，857 专利日期

7、 7-25-1995 提供替换当前Sn/Pb 的锡膏 温度范围在170。C-200 。C之间 固态-188 。C，液态-197 。C 关键成份Sn/In/Ag/Sb或Bi,过去10年来的发展,合金 专利所属 固相温度 液相温度 Sn77.2/In20/Ag2.8 铟公司 175。C 187 。C Sn95.5/Ag3.8/Cu0.7 爱荷华州立大学 217 。C E 217 。C E Sn86/In10.5/Ag2.0/Bi1.5 科利泰 179 。C 188 。C Sn96.2/Ag2.5/Sb0.5/Cu0.8 Aim(castin) 219 。C E 219 。C E Sn99.3/Cu

8、0.7 锡研究机构 227 。C 227 。C Sn80/In10/Bi9.5/Ag0.5 福特马达公司 179 。C 200 。C,无铅锡膏中的参数要求,熔点：接近现行的Sn63/Pb37的熔点183。C，或力 求保持在200。C以下的范围； 特性：焊接效果与常用锡膏一样或常用锡膏更好； 其他：用DIP、SMT和维修方面都一样，并且要免洗,无铅合金的物理特性Vs Sn63/Pb37,Sn42/Bi58,熔点,硬度,热膨胀系数,拉力强度,电阻率(uohm-cm),Qualitek No-lead,Sn96.5/Ag3.5,Sn63/Pb37,138C,188-197C,221C,183C,22

9、HB,13HB,14.8HB,14HB,13.8,24.5,PureSn=23.5,24.7,5400psi,7450psi,8245psi,7500psi,34.5,16.3,12.31,14.5,回焊外观图,Sn95.5/Ag4/Cu0.5,锡银铜的回焊考量,典型的无铅锡膏,（大阪大学 菅沼教授）,100,200,150,50,熔点温度138 。C,90sec(soak time)150sec,Time: IN Second,Alloy Sn42/Bi58 No-Clean,Temp:IN 。C,Reflow Profiles,Max 175 。C Min 160 。C,Reflow Pr

10、ofiles,Alloy Sn63/Pb37 No-Clean,60sec(soak time)120sec,50,100,150,200,250,熔点温度183 。C,Max 220 。C Min 205 。C,Time: IN Second,Temp:IN 。C,Reflow Profiles,Alloy Sn96.5/Ag3.5 No-Clean,Temp:IN 。C,Time: IN Second,50,100,150,200,250,60sec(soak time)120sec,熔点温度221 。C,Max 249 。C Min 235 。C,零件焊端,镍/钯 镍/金 银/铂 银/钯

11、 铂/钯/银,银 金 镍/金/铜 锡 锡/铅,PCB 覆层,锡 镍上镀锡 镍上镀金 钯 镍上镀钯 银 OSP(防氧化覆层) 锡铅,Sn42/Bi58 Qualitek LF88 Sn96.5/Ag3.5 Sn99.3/Cu0.7 Sn95.5/Ag4/Cu0.5 Sn63/Pb37,熔点,138。C,188-197。C,221。C,227。C,217219。C,183。C,硬度,热膨胀系数,电阻率 (Uohm-cm),密度 电导率 %IACS,拉力强度,22HB 13HB 14.8HV 9 HB 15HB 14HB,13.8 24.5 30.2 Pure Sn=23.5 Prue Sn=23.5 24.7,34.5 16.3 12.31 - 13 14.5,5400psi 7450psi 8450psi 4300psi 6