3-2-有铅、无铅混装工艺的质量控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3-2 有铅、无铅混装工艺的质量控制,（参考：,工艺,第20章）,1,内容,1.有铅/无铅混合制程分析, 再流焊工艺中无铅焊料与有铅元件混用, 再流焊工艺中有铅焊料与无铅元件混用,2.有铅、无铅混装工艺的质量控制, 有铅/无铅混用必须考虑相容性, 严格物料管理, 采用有铅工艺（用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件）的质量控制原则,2,由于再流焊与波峰焊工艺不同；,无引线或有引脚元件的焊端镀层和引脚表面,镀层,中的Pb含量（或无铅材料的含量）与,BGA焊球,中Pb含量（或无铅材料的含量）的不同；,对焊点可靠性的,影响也是不一样,的。,因此,需要对各种具体情况分别讨论,。,一有铅/无铅混合制程分析,3,(,一） 无铅焊料与有铅元件混用,1. 无铅焊料与,有铅镀层元件,（无引线或有引脚元件）混用,2. 无铅焊料与,有铅PBGA、CSP,混用,4,无铅焊料与,有铅元件,混用,（无引线或有引脚元件）,有铅元件引脚和焊端镀层只有几微米厚，焊端或,引脚镀层中微量Pb,在无铅焊料与焊端,界面,容易发生Pb偏析现象，形成Sn-Ag-Pb的174的低熔点层，可能发生焊缝起翘（ Lift-off ）现象，影响焊点长期可靠性。,Pb在1%左右的微量时发生焊点剥离的概率最高。这意味着来自元件、PCB镀层的微量Pb混入，将容易发生Lift-off。,5,Lift-off（焊点剥离）现象的机理,锡釺焊时的凝固收缩现象,63Sn37Pb合金的CTE是24.510,-6,，从室温升到183，体积会增大1.2%，而从183降到室温，体积的收缩却为4%，故锡铅焊料焊点冷却后有时有缩小现象。因此,有铅焊接时也存在,Lift-off，尤其在PCB受潮时。,无铅焊料焊点冷却时也同样有,凝固收缩现象,。由于无铅熔点高、与PCB的CTE不匹配更严重、出现,偏析现象，因此当存在PCB受热变形等应力时，很容易发生Lift-off，严重时甚至会造成,焊盘剥落,。,6,PCB焊盘与Sn-0.7Cu焊后发生Lift-off,凝固收缩,冷却时由于基板温度高，焊点先凝固收缩，基板焊盘界面处残留液相，基板越厚，基板内部储存的热量越多，越容易发生焊点剥离。,热传导,收缩,7,A面回流焊B面波峰焊复合工艺中的问题,完成了A面回流焊，进行B面波峰焊时，在,A面大的QFP和PLCC等元件的引脚镀层为Sn-Pb合金时,，虽然焊点本身熔点在217 ，不会熔化，但在焊锡与焊盘界面容易形成Pb偏析形成Sn-Ag-Pb的174的低熔点层，使界面发生熔化，在热应力的作用下造成焊点从焊盘上剥离。类似Lift-off（焊点剥离）。,QFP,焊盘处,Lift-off,QFP引脚,8,解决措施：焊点凝固时适当提高冷却速度；创造一个平稳的焊点凝固环境； 例如：选择Z轴方向CTE小的PCB材料； 平稳的PCB传输系统，不产生振动。,9,2. 无铅焊料与,有铅PBGA、CSP,混用,“气孔多”,再流焊时，焊球上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘与元件焊端，助焊剂排不出去，造成气孔。,气孔,183,217,10,(二) 有铅焊料与无铅元件混用,1. 有铅焊料与,无铅镀层元件,（无引线或有引脚元件）混用,2. 有铅焊料与无,铅PBGA、CSP,混用,11,有铅焊料,与无铅元件混用（无引线或有引脚元件）,一般情况没有问题,。因为焊端镀层非常薄，,例如应用最多的镀Sn层厚度在,37m，Sn熔点为232，与Sn-37Pb合金焊接时，一般情况下峰值温度比焊接有铅元件略微高5左右即可以。,但是有一点要,特别警惕！镀Sn-Bi元件,只能应用在无铅工艺中，不能用到有铅工艺中。这是由于有铅焊料中的Pb与Sn-Bi镀层的在引脚或焊端,界面形成Sn-Pb-Bi（熔点93）的三元共晶低熔点层,、容易引起焊接界面剥离、空洞等问题，导致焊接强度劣化。,12,如果采用有铅焊料的温度曲线，焊点连接,可靠性是最差的,。这是由于有铅焊料与无铅焊球的熔点不相同，有铅焊料熔点低先熔，而无铅焊球不能完全熔化，容易造成PBGA、CSP一侧焊点失效的缘故。,183,217,解决措施：,提高焊接温度到235左右,2.,有铅焊料,与无铅PBGA、CSP混用,13,在元件一侧的界面失效,14,二. 有铅、无铅混装工艺的质量控制,1. 有铅/无铅混用必须考虑相容性,2. 严格物料管理,3. 采用有铅工艺（用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件）的质量控制原则,15,1. 有铅/无铅混用必须考虑相容性,（1）材料相容性,焊料合金和助焊剂,焊料和元器件,焊料和PCB焊盘涂镀层,（2）工艺相容性（再流焊、波峰焊和返修工艺）,（3）设计相容性,16,高可靠领域暂时不建议采用无铅工艺建议采用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件工艺,无铅焊料是“高锡”焊料。高锡带来的是高温、表面张力大、黏度大、浸润性差、工艺窗口小等问题，高温又会带来工艺上的难度，可能会导致的元件和电路板降级甚至损坏。另外，焊接温度越高金属间化合物生长速度越快，界面微孔、空洞多，金属间化合物是脆性的，无铅焊点比Sn-Pb焊点更硬也传递了更大的应力，这些问题都会影响无铅产品的长期可靠性。,目前，如果采用无铅焊接，可以买到所有的无铅元件。对于大多数民用、通信等领域，由于使用环境应力小、不恶劣，应用无铅焊接是没有问题的。,对于军工等高可靠领域，无铅产品的长期可靠性是有风险的。,17,混装焊接机理,（,用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件）,混装焊接过程、原理与63,Sn-37Pb,是相同的,金属间结合层（IMC）的主要成分是,Cu,6,Sn,5,和Cu,3,Sn,由于混装工艺中无铅元件的焊端镀层和焊球的熔点高于锡铅焊料的熔点，因此，,焊接温度略高于有铅焊接，,有无铅PBGA时焊接温度接近无铅焊接,。,有铅/无铅混装,焊接，尽量避免,温度过高和多次焊接，,警惕富铅层与过多的IMC，警惕高温损坏元件和印制板。,18,元器件类型,焊端表面镀层成份,与Sn63Pb37焊料的相容性,材料,焊接温度,有铅元器件,Sn63-Pb37,相容性很好,无铅元器件,通孔插装元器件、,无引线和有引线表面贴装元器件,Sn,Sn须 问题,需要提高510,Sn-Ni,好,相容性较好,Sn-Ag,不相容，Ag的浸析现象,Ni-Pd-Au,不确定,需要工艺控制,Sn-Bi,不相容，发生偏析现象,PBGA等球状器件,Sn-Ag-Cu,不确定,需要提高1015,常用有铅、无铅元器件焊端镀层与Sn63Pb37焊料相容性比较,19,特别警惕！,日本、韩国有的元件镀Sn-Bi，必须在无铅焊料中使用。如果焊料中有Pb，,界面形成Sn-Bi-Pb（93）三元共晶低熔点层,，将严重影响可靠性。,无铅元器件与Sn63Pb37焊料焊接应注意,无铅元件的焊端镀层大多是镀纯Sn的，容易形成Sn须,片式元件焊端的Ag、Au等元素过早地溶入焊料中，造成气孔,PBGA,与Sn63Pb37焊料焊接必须提高1015,20,有铅/无铅混用工艺相容性,有铅焊料焊接无铅元器件时,，Sn-Pb焊料的熔点183，无铅元件焊端镀层Sn熔点为232，无铅BGA焊球Sn-Ag-Cu熔点217。由于无铅元件焊端镀层和焊球的熔点高于Sn-Pb焊料的熔点，因此，焊接时,需要提高焊接温度。,有铅焊料焊接有铅元器件时虽然材料和熔点温度都是相容的，但由于焊接温度提高了，高温可能损坏有铅元器件和PCB基板，特别是对潮湿敏感元器件的影响不可忽视。,21,潮湿敏感度问题,必须高度重视器件的潮湿敏感度问题。吸潮的器件在再流焊过程中由于,水蒸汽膨胀随温度升高而上升,，对已经受潮的器件都会造成损坏的威胁。无铅焊接温度高，根据经验，,焊接温度每提高10，湿度敏感等级提升1级。,22,SMD潮湿敏感等级（IPC/JEDEC 标准）,敏感性,芯片拆封后置放环境条件,拆封后必须使用的期限,（标签上最低耐受时）,1级,30，90%RH,无限期,2级,30，60%RH,1年,2a级,30，60%RH,4周,3级,30，60%RH,168小时,4级,30，60%RH,72小时,5级,30，60%RH,48小时,5a级,30，60%RH,24小时,6级,30，60%RH,按标签上写的时间,23,有铅/无铅混装时Sn63Pb37焊料与助焊剂的相容性,混装焊接工艺需要提高焊接温度，因此助焊剂的活化温度与活性也要相应提高,24,设计相容性,PCB和工艺设计时，元器件、基板材料、PCB焊盘涂镀层材料选择不当也会发生材料不相容等等问题。,25,有铅/无铅混用可能发生,相容性,问题,(a),镀Sn元件的Sn须问题,(b) 高温可能损坏元器件封装体及内部连接,(c) 高温对潮湿敏感元件的不利影响,(d) 高温可能损坏PCB,(e) 焊料合金与元件焊端或引脚镀层不相容,(f) 焊料合金与PBGA、CSP焊球合金不相容,(g) 各种工艺之间的不相容性,(h) 各种助焊剂之间的不相容性,26,2. 严格物料管理,27, 物料管理的一般要求,(a) 元器件采购技术要求。对采购部门进行ROHS培训，加强对上游供应商的管理,(b) 备料,首先要注意是否无铅元件，,向,供应商索取元器件的详细资料。,(c) 标识和标签,给无铅元器件、PCB、工艺材料(包括焊膏、焊锡条、焊锡丝、助焊剂)，还包括更改了开口尺寸的模板做无铅标识和标签。,(d) 无铅元器件编号方式,必须与组装厂沟通（一致、统一）,28,(e) 识别,对生产线操作人员进行培训，提高识别能力。,(f) 材料管理自动化,使用条形码，或附着在材料包装上的RFID标签,(g) 生产线设置验证,手工验证自检、互检、专职检查。,半自动验证人工扫描条形码标签。,闭环验证系统自动探测和验证。,(h) 可追溯性与材料清单,对每一块PCB编序号,29,(i) 无铅元器件、PCB、工艺材料的储存,设立单独的无铅工艺材料、无铅元器件、用于无铅的模板、工具仓库；,或从现有的仓库划出相当的空间用于无铅物料、工具等物品的储存,(j) 无铅的专用工具,无铅专用模板、烙铁或焊台、镊子、刷子等工具，并做标识。,(k) 设立无铅手工焊接的专用工位,(m) 加强静电防护与管理措施,(n) 对湿度敏感器件（MSD）采取正确的控制措施,30, 设计人员在BOM表上必须标注的内容,元器件的内引线材料、焊端表面镀层材料；,最高耐温及最高温度下的耐受时间；,最大升温和降温斜率；,潮敏度等级。, 工艺人员根据设计文件进行工艺控制和设计温度曲线,例如对潮敏元件、含Bi元件的控制等, 操作人员要按照正确的工艺方法实施,31, 对全线人员进行,培训,对全线人员（包括采购人员、各级库房工作人员、工艺、检验、设备操作人员、管理人员等）进行培训；,提高全线人员的无铅意识，提高对无铅元器件、PCB、工艺材料、工具、无铅产品标识和标签（包括企业内部专用的无铅元器件和无铅产品标识和标签）的识别能力；,并自觉遵守无铅管理制度。,32,从产品设计开始就考虑到材料、工艺、设计之间的相容性；充分考虑散热问题；仔细地选择PCB板材、焊盘表面镀层、元件、焊膏及助焊剂等；比有铅焊接时更加细致地进行工艺优化和工艺控制；更加严格细致地进行物料管理。,3. 采用有铅工艺（用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件）的质量控制原则,33, 焊接材料的选择,焊料合金,助焊剂,焊膏,34, 焊料合金：选择Sn-37Pb共晶合金,合金成分是决定焊料熔点及焊点质量的关键参数，应尽量选择共晶或近共晶合金。选择共晶合金具有以下好处：,熔点最低，焊接温度也最低，焊接时不会损坏元件和印制板,凝固时形成的结晶颗粒最小，结构最致密，有利于提高焊点强度,冷却凝固时只要降到共晶点温度，立即从液相变成固相，因此在凝固过程中没有塑性范围，有利于焊接工艺的控制。塑性范围大的合金，在合金凝固、形成焊点时需要较长时间，如果在合金凝固期间PCB和元器件有任何震动（包括PCB变形），都会造成“焊点扰动”，有可能会发生焊点开裂，使电子设备过早损坏。,35, 助焊剂的选择,常用助焊剂有：松香型助焊剂、水溶性助焊剂、低固含量的免清洗助焊剂、无VOC助焊剂。,助焊剂的性能直接影响焊接质量，如果选择不当，不仅起不到助焊作用，反而会造成机械强度降低、电化学腐蚀、电迁移等可靠性问题。因此，正确选择助焊剂十分重要。助焊剂通常与焊料匹配使用，要根据焊料合金，根据不同的工艺方法，同时还要根据被焊的元件引脚、PCB焊盘的涂镀层材料、金属表面氧化程度，以及产品对清洁度和电性能的具体要求进行选择。,36,军用及生命保障类如卫星、飞机仪表、潜艇通信、保障生命的医疗装置、微弱信号测试仪器等产品必须采用清洗型的助焊剂。,通信类、工业设备类、办公设备类、计算机等类型的电子产品可采用免清洗或清洗型的助焊剂。,一般家用电器类电子产品均可采用免清洗型助焊剂，或采用RMA（中等活性）松香型助焊剂，可不清洗。,手工焊接和返修时一定要选择与再流焊、波峰焊时相同的助焊剂,水溶性焊剂的可焊性非常好，常用于高可靠和金属表面氧化较严重的场合。但由于其残留物的腐蚀性很大，因此在使用过程中，需经常添加专用的稀释剂调节活性剂浓度，以确保良好的焊接效果。并要求焊后2小时内必须进行清洗。,37,混装工艺对助焊剂的要求,（用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件）,虽然混装工艺采用Sn-37Pb共晶合金焊料，但,由于焊接温度提高了,（介于有铅和无铅之间），因此,要求助焊剂也要适当耐高温，,要求其活性和活化温度比传统的有铅助焊剂适当提高一些。,建议为混装工艺开发与焊接温度相匹配的助焊剂,38, 焊膏的选择,免清洗产品选择免清洗焊膏,需要清洗和需要做三防工艺的产品应选择溶剂清洗焊膏，或水清洗焊膏,建议为混装工艺开发与焊接温度相匹配的Sn-37Pb焊膏,39,焊膏的选择、评估、与管理,（a）焊膏的生产厂家、规格很多。即便是同一厂家，也有合金成分、颗粒度、黏度、免清洗、溶剂清洗、水清洗等方面的差别。主要根据电子产品来选择。例如尽量选择与元件焊端相容的合金成分。,（b）,应,多选择几家公司的焊膏做工艺试验,，对印刷性、脱膜性、触变性、粘结性、润湿性以及焊点缺陷、残留物等做,比较和评估,，,有条件的企业可对焊膏进行认证和测试,。,有高品质要求的产品必须对焊点做可靠性认证,。,（c）加强焊膏管理,。,40, 对PCB设计的要求,PCB基板材料的选择,PCB焊盘涂镀层的选择,元器件的选择,PCB焊盘设计,41, PCB基板材料的选择,PCB基板材料,主要根据电子产品的性能指标、使用环境、焊接温度来选择的。,焊接温度240以下的产品，采用FR4环氧玻璃纤维基板,焊接温度240250产品，可选择高Tg（150170）FR-4,高可靠及厚板，焊接温度250以上的产品，采用FR-5,使用环境温度较高或挠性电路板采用聚酰亚胺玻璃纤维基板,对于散热要求高的高可靠电路板采用金属基板,对于高频电路则需要采用聚四氟乙烯玻璃纤维基板,42, PCB焊盘涂镀层的选择,用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件通常可选择的涂镀层种类：,锡铅焊料合金热风整平（HASL）,ENIG（Ni/Au）,浸银工艺（IAg）,浸锡（ISn）OSP,43,PCB焊盘涂镀层的选择,(a) 一般组装密度：选择Sn-Pb热风整平法（HASL），因为HASL与Sn-Pb焊料最相容。,(b) 高组装密度：选择化学镀镍-金（ENIG）,Ni层厚度3m，Au层厚度0.050.15m，一定要保证ENIG的工艺质量。,(c) 高可靠产品：可选择电镀镍金，,Au镀层厚度0.050.15m。,(d) 特殊情况还可以选择Ni-Pd-Au镀层。,根据焊料和工艺选择，优先选择与传统有铅工艺相容的镀层材料,44,选择ENIG应预防,“金脆”和“黑焊盘”现象,化学镀Ni和浸镀金（ENIG）具有良好的可焊性，用于印制插头（金手指）、触摸屏开关处。,Ni作为隔离层和可焊的镀层，要求厚度3um ；,Au是Ni的保护层 ，Au能与焊料中的Sn形成金锡间共价化合物（AuSn,4,），在焊点中金的含量超过3%会使焊点变脆，过多的Au原子替代Ni原子，因为太多的Au溶解到焊点里（无论是Sn-Pb还是Sn-Ag-Cu）都将引起,“金脆”,所以一定要限定Au层的厚度 (一般控制在0.050.15m)；,如果镀镍工艺控制不稳定，会造成,“黑焊盘”,现象。,45,“黑焊盘”,问题Black Pads in ENIG finishes,黑焊盘处,手指一推，元件就会掉下来,黑焊盘是PCB制造厂的问题,46,黑盘的显微观察,黑盘失效的焊盘表面（放大5000倍）,47,“黑焊盘”现象的产生原因,1、PCB焊盘金镀层和镍镀层结构不够致密，表面存在裂缝，空气中的水份容易进入，以及浸金工艺中的酸液容易残留在镍镀层中。,2、镍镀层磷含量偏高或偏低，导致镀层耐酸腐蚀性能差，易发生腐蚀变色，出现“黑盘”现象，使可焊性变差。,(P含量为79%较好),3、镀镍后没有将酸性镀液清洗干净,长时间 Ni被酸腐蚀。,4、作为可焊性保护性涂覆层的Au层在焊接时会完全溶融到焊料中，而被氧化或腐蚀的Ni镀层由于可焊性差不能与焊料形成良好的金属间合金层，最终导致虚焊、或焊点强度不足使元件从PCB上脱落。,ENIG Finish Pad 结构示意图,Cu,FR-4基板,Ni,Au,48, 元器件的选择,尽量选择有铅元件,对于那些,镀Sn,焊端的有引脚和无引脚,无铅元件,，因为Sn与Sn-Pb焊料焊接,其材料和温度是相容的,，至于镀Sn焊端的,锡须问题，可以通过 “三防”工艺解决,，但要,特别警惕混入镀Sn-Bi元件,如果有,Sn-Bi元件,，可以采用Sn-Ag-Cu焊料手工焊接,（必须设立无铅手工焊接的专用工位，专用工具，并做标识）,对于,无铅PBGA、CSP,，一般情况可以通过,适当提高焊接温度,解决，使,无铅,焊球合金充分熔化，在焊球与器件之间形成良好的电气与机械连接；,也可以将无铅焊球去除，重新植Sn-Pb焊球,。但建议一定要对无铅器件逆向转换为含铅器件的工艺、可靠性与可行性进行研究。对转换工艺和可靠性进行立项研究，并制定转换规范，确保转换后的可靠性。,49, 组装方式与工艺流程设计,选择最优秀的组装方式及工艺流程,（同前2-4：无铅产品工艺设计）,50, 印刷工艺、模板设计,模板设计,印刷工艺参数,（同前2-4：无铅产品工艺设计）,51,保证贴装质量的三要素：,a 元件正确,b 位置准确,c 压力（贴片高度）合适。, 贴装工艺,（同前2-2 SMT关键工序-再流焊工艺控制）,52, 有铅/无铅混装,再流焊工艺控制,53, 三种再流焊温度曲线,三角形温度曲线,升温-保温-峰值温度曲,低峰值温度曲线,54,三角形回流焊温度曲线,对于PCB相对容易加热、元件与板材料有彼此接近温度、,PCB表面温差t较小的,产品可以使用,三角形温度曲线,。,当锡膏有适当配方，三角形温度曲线将得到更光亮的焊点。但助焊剂活化时间和温度必须符合混装温度曲线的较高温度。,三角形曲线的升温速度是整体控制的,，与传统的升温-保温-峰值曲线比较，能量成本较低。,（,a）,简单产品的,回流焊温度曲线,55,（b）,推荐的,升温-保温-峰值温度曲线,通过缓慢升温，充分预热PCB，降低PCB表面温差t，使 PCB表面温度均匀，从而实现较低的峰值温度（225,240,0,C,），避免损坏元器件和FR-4基材PCB。,56,（c）低峰值温度,曲线,由于小元件比大元件、散热片的升温速度快，为了满足所有元件液相线以上时间的要求，采用升温-保温-峰值温度曲线。保温的目的是要减小T。,大元件,等大热容量位置一般都,滞后小元件到达峰值温度，,可采取保持,低峰值温度,，较宽峰值时间，让小元件等一等大元件，然后再降温的措施。以防损坏元器件。,低峰值温度(22524,0,)曲线,22524,0,小元件,大元件,*,低峰值温度损坏器件风险小，能耗少；,*但对PCB的布局、热设计、回流焊接工艺曲线的调整、工艺控制、以及对设备横向温度均匀性等要求比较高；,*,对于复杂产品，可能需要260。,t,57,建议：高可靠产品混装工艺,尽量采用低峰值温度曲线，缓慢升温、充分预热，预防损坏有铅元件和PCB,58, 运用焊接理论，正确设置和优化再流焊温度曲线,59,63Sn-37Pb,有铅/无铅混装,再流焊温度曲线示意图,60,正确控制助焊剂浸润区的温度和时间对提高焊点质量具有重要意义,钎焊焊接只能在清洁的金属表面进行。,此阶段的作用是清理焊件的被焊界面,，把界面的氧化膜及附着的污物清除干净。,助焊剂浸润区的温度和时间是根据焊膏中助焊剂的活化温度来确定的。在助焊剂浸润区,要求助焊剂在完成对焊件金属表面（焊盘和元件焊端）氧化层清洗的前提下，还要保持一定的活性,，使助焊剂对熔融的焊料产生去氧化、降低液态焊料的粘度和表面张力、增加流动性、提高浸润性，使钎料熔化时就能迅速铺展开。,因此,要求助焊剂的活性温度范围覆盖整个钎焊温度,。其次是助焊剂与钎料的流动、铺展进程要协调。,使钎料的熔化与助焊剂的活性高潮保持同步。,一般,要求助焊剂的熔化（活性化）温度在焊料合金熔点前56s。,61,（由于无铅元件的焊端镀层和焊球的熔点高于锡铅焊料的熔点，因此，需要在原来有铅焊接的基础上适当提高温度）,峰值温度：,在PCBA上没有无铅PBGA时：一般控制在225235；,在PCBA上有无铅PBGA时：一般控制在230240,在PCBA上有CBGA和CCGA时：一般控制在250260,焊接热是温度和时间的函数。温度高，时间可以短一些,峰值温度和,液相时间的确定,62,峰值温度和,液相时间的确定,回流区是指从焊料熔化,到凝固的区域，即流动的液相区。,峰值区是扩散、溶解、冶金结合形成良好焊点的关键区域。,设置峰值温度和液相时间要考虑,IMC,的厚度,，,峰值温度越高，,IMC,生长速度越快；液相时间越长，,IMC,越多。,设置峰值温度和液相时间还要考虑PCB和元器件的耐温极限。,混装工艺,应尽量采用低峰值温度、峰值时间和最短的,液相时间，这一点是极其重要的,。,63, 必须对工艺进行优化设置最佳温度曲线,再流焊温度曲线优化依据：,(a) 焊膏供应商提供的温度曲线,(b) 元件能承受的最高温度及其它要求。,例如钽电容、BGA、变压器等器件对最高温度和耐受时间的要求。,(c) PCB材料能承受的最高温度，PCB的质量、层数、组装密度以及铜的分布等情况。,在实施过程控制之前，必须了解再流焊的焊接机理，,具有明确的技术规范,。,再流焊技术规范一般包括：,最高的升温速率、预热温度和时间、焊剂活化温度和时间、熔点以上的时间及峰值温度和时间、冷却速率。,64,设备控制不等于过程控制, 再流焊炉的参数设置必须以工艺控制为中心, 必须正确测试再流焊实时温度曲线，确保测试数据的精确性。, 通过监控工艺变量，预防缺陷的产生,（以下 同前2-4 ： 无铅,再流焊工艺控制）,65,在SMT工艺中，有的组装板可能需要经过23次再流焊，有的组装板需要经过再流焊、波峰焊和烙铁焊多次或多种焊接方法，,多次焊接会增加金属间化合物的生成，,使金属间化合物层变厚，因此还要注意双面回流焊和,尽量避免返修作业,。例如双面回流焊时更要注意,尽量不要设置过高的温度和时间,；,通过工艺控制尽量使SMT实现：通过印刷焊膏、贴装元器件、最后从再流焊炉出来的表面组装板的合格率达到或接近达到100%，也就是说要求实现零（无）缺陷或接近零缺陷的再流焊接质量，同时还要求所有的焊点达到一定的机械强度,。只有这样的产品才能实现高质量、高可靠。,66,有铅/无铅混装,焊接，尽量避免,温度过高和多次焊接,特别注意！,温度过高、多次焊接，除了,会增加IMC的生成,，还可能会在焊料与Cu,6,Sn,5,之间,生成富铅层,，影响可靠性甚至造成焊点失效，高温还可能损坏元件和印制板。,67, 有铅/无铅混装波峰焊,工艺控制,波峰焊也要按照焊接理论、温度曲线、正确操作。,波峰焊工艺中采用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件时，锡波的温度在240左右，由于只有焊端镀层的元器件，因此，一般不需要提高温度，但是也要注意对Sn-Bi元件的管理。,68,63Sn-37Pb双波峰焊实时温度曲线,69,建议,1.很多缺陷与PCB设计有关，必须考虑DFM；,2.很多缺陷与PCB、元件质量有关，应选择合格的供应商，受控的物流、存储条件；,3.很多缺陷源于助焊剂活性不够。好的助焊剂能够经受住高温，防止桥接，改善通孔的透过率,4.波峰焊的焊料温度尽可能设低，防止元件过热，材料损坏，尤其要控制,混装工艺中二次回流,；,5.低的焊料温度能减轻焊锡氧化、减少锡渣，减轻熔融焊料对焊料槽及叶轮的侵蚀作用，限制FeSn2晶体的生成；,6.优秀的工艺控制可以降低缺陷水平。,工艺参数的综合调，,必须控制温度曲线；,7.注意锡炉中焊料的维护，,加强设备的日常维护,70,总结,总之，有铅和无铅混用时，可能会发生材料之间、工艺之间、设计之间不相容等问题。因此，要求高可靠产品从产品设计开始就要考虑到混装的可靠性。选择最优秀的组装方式及工艺流程；选择合格的元器件、PCB基板材料、焊盘镀层、焊接材料、助焊剂；严格管理，特别是物料管理、工艺管理；对印刷、贴片、再流焊、波峰焊、手工焊、返修、清洗、检测等制造过程中所有工序进行全过程控制。按照正确的工艺方法把工艺做得更细致一些。这样就能比较正确处理有铅、无铅混用问题。,71,按照正确的工艺方法进行全过程控制,正确选择组装方式及工艺流程；,正确选择无铅合金、助焊剂和焊膏；,正确选择PCB材料及焊盘涂镀层；,正确选择无铅元器件；,PCB设计时充分考虑工艺性（可制造性）；,更加精确地提高印刷和贴装精度；,更加细致地控制再流焊、波峰焊、手工焊、返修等各种工艺。,72,已经实施无铅工艺的要注意无铅产品的可靠性问题,对于还没有实施铅工艺，甚至,对于那些获得法规豁免的企业（行业），更要注意混用产品的可靠性问题,。,只要严格管理，并掌握正确的工艺方法，,把工艺做得更细致一些，有铅、无铅混装质量也可以控制,目前正处于从有铅向无铅过度阶段，有不少企业有铅、无铅两种工艺并存,73,最新动向“含铅器件可以转换为无铅器件”,由E-Certa公司和Sanmina-SCI联合进行的一项研究表明，通过把含铅器件转换为无铅器件，有可能,在消费电子级产品中,再次利用。,许多公司有几百万美元含铅器件的剩余库存，通过把这些器件转换为无铅器件，是,遵循WEEE指令“重复利用/再利用”倡议,，E-Certa还发布了一个媒体信息系列视频读物，概要介绍了把含铅器件转换为无铅器件的工艺。,该系列还介绍了,把无铅器件逆向转换为军事/航空航天、医疗或免除RoHS的应用的含铅器件的工艺,。,更多信息，请访问：,74,