SMT 无铅工艺对无铅锡膏的几个要求
SMT模板开孔规范(锡膏、红胶)
0805
S<38时S=38
38<S<44，S 1：1
S>44时，S=44
宽度1：1开孔，长度外加4mil，裸铜宽度加3-4mil.
1206及以上
当S>70时，内距1：1，当小于70时内距加大6mil.内距小于50时，加大8-12mil.
宽度1：1开孔，长度外加5-6mil,裸铜板宽度加4mil.
SMT钢网通用开口规范
1，无铅锡膏开口规范：
CHIP元件
元件名称
开孔形状
内距
开孔PAD
0402
S<16时，S=16
16<S<18时，1：1
18<S时，S=18
W1：1，L<20时，L外括2mil,大于22时1:1，最大为24*28
0603
S<28时S=28
28<S<34，S 1：1
S>34时，S=34
二极管
0805)，当S<40时，内中扩大8-12mil.大于40时，加大4-8mil.
宽度1：1，长加4-6mil
1206):内距大于78时，1：1，内距小于78时，内切至78。最大内切不超过10mil.
宽度1：1，长加6-8mil
三极管
当S<40时，PAD两边外移至40mil.
焊盘一般1：1开孔，裸铜板外加2-3mil.
高电容
内距各内切4mil
宽度1：1开，长度外加6-8mil.
电晶体
固定脚内切三分之一，如果大于120mil时，需要用0.3线宽做架桥处理.
引脚可外括4-6mil.
单排连接器
无铅SMT锡膏作业指导书
一.特性1.采用无铅合金，具有优越的环保型。
2.全新的技术支持，独有的化学配方提供优良的湿润性，弥补无铅合金的湿润不足，确保高可靠性能。
3.回流焊后残余物极少，并且残余物为非腐蚀性的，能显示良好的电绝缘性能。
4.符合美国ANSI/J-STD-004焊剂ROLO型联合标准。
5.准确控制粉粒直径在25至45μm之间，特制的焊剂能确保良好的连续印刷。
6.更先进的保湿技术，粘力持久，不易变干。
粘性时间长达48小时以上，有效工作寿命为8小时以上。
7.残余物无色透明，不影响检测。
8.免清洗及清洗型焊膏性能优良。
9.焊点光亮，其他性能优良。
二.使用参数1.刮刀速度。
一般为10-150mm/s，速度过快会造成刮刀滑行，从而造成漏印；刮刀太慢造成焊膏印迹边缘不齐，从而污染基板表面；适中的印刷速度才能保证精细印刷的焊膏印刷量。
2.刮刀角度。
刮刀角度在60-90度之间时，通过适当的印刷力可获得最佳的印刷效率和转移性。
3.印刷压力。
一般印刷压力设定为0.1-0.3Kg/cm2。
压力太小使锡膏转移量不足，太大又使所印锡膏太薄,增加锡膏污染漏板反面和基板的可能性。
通常应该从小到大逐步调节使其刚好从漏板表面将锡膏刮干净。
4.刮刀硬度和材质。
刮刀硬度应该在肖氏80-90度之间，材质该选用不锈钢或者塑料。
5.回流曲线。
预热区最大升温速度为2.50C/s，升温过快将产生锡球；保温区温度应该在150-2100C之间,升温时间为60-90s，最大升温速度为2.50C/s；回流区最高温度在225-2550C之间，2170C以上时间应该在40-70s之间；冷却区最快降温速度为40C/s。
最佳回流温度曲线因基板及回流焊设备性能不同而有所差异。
请根据与使用的基板和回流焊设备确认实际的温度曲线。
推荐工作环境温度为25±20C，湿度在45%-65%。
6 储存。
建议储存于0-100C之间，自生产日期起6个月内使用。
0C以下储存会影响锡膏流变性。
SMT无铅制程工艺要求及问题解决方案
一、锡膏丝印工艺要求1、解冻、搅拌首先从冷藏库中取出锡膏解冻至少4小时，然后进行搅拌，搅拌时间为机械2分钟，人手3分钟，搅拌是为了使存放于库中的锡膏产生物理分离或因使用回收造成金属含量偏高使之还原，目前无铅锡膏Sn/Ag3.0/Cu0.5代替合金，比重为7.3,Sn63/Pb37合金比重为8.5因此无铅锡膏搅拌分离时间可以比含铅锡膏短。
2、模板不锈钢激光开口,厚度80-150目(0.1-0.25mm)、铜及电铸Ni模析均可使用。
3、刮刀硬质橡胶(聚胺甲酸酯刮刀)及不锈钢金属刮刀。
4、刮刀速度\角度每秒2cm-12cm。
（视PCB元器件大小和密度确定）；角度:35-65℃。
5、刮刀压力（图一）1.0-2Kg/cm2 。
6、回流方式适用于压缩空气、红外线以及气相回流等各种回流设备。
7、工艺要求锡膏丝印工艺包括4个主要工序，分别为对位、充填、整平和释放。
要把整个工作做好，在基板上有一定的要求。
基板需够平，焊盘间尺寸准确和稳定，焊盘的设计应该配合丝印钢网，并有良好的基准点设计来协助自动定位对中，此外基板上的标签油印不能影响丝印部分，基板的设计必需方便丝印机的自动上下板，外型和厚度不能影响丝印时所需要的平整度等。
8、回流焊接工艺回流焊接工艺是目前最常用的焊接技术，回流焊接工艺的关键在于调较设置温度曲线。
温度曲线必需配合所采用的不同厂家的锡膏产品要求。
二、回流焊温度曲线本文推荐的无铅回流焊优化工艺曲线说明(如图二):推荐的工艺曲线上的四个重要点:1、预热区升温速度尽量慢一些(选择数值2-3℃/s)，以便控制由锡膏的塌边而造成的焊点桥接、焊球等。
2、活性区要求必须在(45-90sec、120-160℃)范围内，以便控制PCB基板的温差及焊剂性能变化等因数而发生回流焊时的不良。
3、焊接的最高温度在230℃以上保持20-30sec，以保证焊接的湿润性。
4、冷却速度选择在-4℃/s。
回流温度曲线如下：（图二）图二中红色曲线推荐对焊点亮度要求的客户回流曲线湿度变化说明：1、焊锡膏的焊剂在湿度升至100℃时开始熔化（开始进入活性时期），焊锡膏在活化区的主要作用是将被焊物表面的氧化层去掉，如果活性区的时间过长，焊剂会蒸发挥过快，也会造成焊点表面不光滑，有颗粒状。
无铅焊锡及其标准
确认焊锡的种类。（根据焊接的地方，使用不同的焊锡线）
5
6
含助焊剂的焊锡线的构成
注意 Sn-Pb系 PbFree系
焊锡合金
助焊剂
7
助焊剂的作用
氧化膜
FLUX
焊锡
去除氧化膜 防止再氧化 降低表面張力
形及焊锡的 表面
去除金属表面
的氧化膜使焊 锡延展开
盖住除去氧化 膜的地方进行 加热防止再氧 化
降低焊锡表面張 力，让焊锡延展
的烙铁头
烙铁头
1/2~1/3以下的寿命 （两者用机器人实验，机器测的温度都
为420度)
36
PbFree 注意事項
烙铁头的劣化
烙铁头有孔。
锡侵蚀烙铁头前端
烙铁头变黑，焊锡焊不上。
烙铁头被氧化变黑
37
完成作业时
①使用完后烙铁头被污染
烙铁头的收起方式
④将焊锡镀层部分用焊锡包住
②用海绵清洁
③新的焊锡重新供给烙铁 头
Ｇｏｏｄ
ＮＧ
２０ｃｍ以上
危险的姿势
无铅锡膏成分配比一览表
无铅锡膏，并非绝对的百分百禁绝锡膏内铅的存在，而是要求铅含量必须减少到低于1000ppm(<0.1%)的水平，同时意味着电子制造必须符合无铅的组装工艺要求。
“电子无铅化”也常用于泛指包括铅在内的六种有毒有害材料的含量必须控制在1000ppm的水平内
锡膏由锡粉以及助焊膏组成。
而焊锡膏中混有一定量的触变剂，具有假塑性流体性质。
能够帮助锡膏顺利的通过窗口沉降到PCB焊盘上，得到良好的印刷效果。
之前国内使用的锡膏大都是传统的有铅锡膏，但是近年来由于欧盟RoHS绿色环保指令的发布，对于电子工业环保意识的加强，无铅锡膏环保的特点越来越受到行业的重视。
锡膏各成分配比以及用途介绍。
线路板装配中的无铅工艺应用规则
线路板装配中的无铅工艺应用规则无铅工艺是一种环保型的电子零件焊接技术，逐渐在线路板装配中得到广泛应用。
下面将介绍在无铅工艺中的一些应用规则。
首先，无铅工艺需要使用无铅焊膏。
无铅焊膏一般由锡、银和铜等金属合金组成，可以代替传统的含铅焊膏。
在选择无铅焊膏时，需要注意其熔点和流动性，以确保焊接质量。
其次，无铅工艺对线路板的贴片元件有一定要求。
贴片元件应采用无铅焊接引脚的型号，并且引脚焊接垂直于线路板表面。
此外，在无铅工艺中，首选的焊接方式是表面贴装技术(SMT)，因为SMT可以更好地适应无铅焊膏的特性。
然而，对于一些无法采用SMT的特殊元件，可以考虑采用Through-hole技术，但需要注意保证焊接质量。
继续，无铅工艺中需要采取一些特殊措施以确保焊接质量。
例如，焊接温度和焊接时间要根据元件和线路板的要求进行调整，以避免焊接温度过高或焊接时间过长导致焊接不良。
此外，还需要注意焊接前对线路板和元件进行适当的清洗处理，以去除表面的污染物，确保焊接的可靠性。
最后，无铅工艺中需要对焊接后的线路板进行质量检测。
这包括进行外观检查，检查焊接是否均匀、焊点是否完整等；进行电性能测试，检测焊点的电阻、电容等参数；进行环境可靠性测试，以确保焊接的稳定性和耐久性。
总结起来，无铅工艺在线路板装配中的应用需要考虑选用无铅焊膏、合适的贴片元件、适当的焊接方式、调整焊接参数、进行清洗处理以及进行质量检测。
这些应用规则能够帮助我们实现环保电子装配，同时确保焊接的质量和稳定性。
随着环保意识的提高和全球环境保护政策的推动，无铅工艺在电子制造领域的应用逐渐成为主流。
无铅工艺相对于传统的含铅焊接工艺具有许多优势，比如环境友好、减少污染、提高焊接质量等。
因此，在线路板装配中，应用无铅工艺已经成为电子企业追求环保和高质量的重要举措。
首先，无铅工艺中的焊接材料是重要的考虑因素。
传统的含铅焊接工艺使用的是含有铅的焊锡合金，而无铅工艺需要使用无铅焊膏。
无铅作业规范
无铅作业规范一．目的使本公司顺利导入并实施无铅工艺，确保无铅产品的加工符合标准；二．适用范围适用于许继电子公司无铅产品加工；三．参考文件《RoHS培训教材》四．职责工程部制订无铅作业规范；负责无铅工艺的导入、培训及实施；生产部依据无铅作业规范，进行规范性操作；品质部依据《无铅作业规范》对产品制程进行督查；五．管理细则零部件采购：1、无铅化电子组装所涉及的零部件、焊料、助焊剂、清洁剂、胶带、标记等不得含有汞、镉、铅、六价铬、聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）六种禁用物质，简称为无铅材料。
2、供应厂商的认定：应鉴别、选择、发展和确定具有能力制造提供无铅材料的供应厂商，作为无铅化电子组装所使用的材料的来源；3、无铅化电子组装所使用的材料要求通知、交付到供应厂商；4、要求厂商提供证明其符合无铅要求的相关资料文件，并在包装及零件上作无铅的标识；5、材料的采购定单必须明确指明无铅要求。
IQC：1、进料检验中对于厂商提交无铅材料的出货检验报告和测试报告等文件，必须进行确认，并作为品质记录保存；2、对于无铅材料和有铅材料必须予以严格区分，不可以混杂放置；3、检验完成后，必须对合格材料贴上合格标签或无铅标签。
员工规定：1、参与无铅生产人员必须经过相关培训，否则不能参与无铅生产；2、参与无铅生产人员所戴的防静电手套必须保持洁净；3、无铅生产人员与有铅生产人员不得交叉作业。
无铅相关文件规定：1、无铅产品所使用的图纸（使用绿色封面）、作业指导书、流程图必须有无铅标识。
辅料存放及使用规定：1、无铅焊膏应单独存放并作明显的无铅标识；2、无铅物料应单独存放并作明显的无铅标识；3、生产无铅产品使用的网板应单独存放（使用无铅网板专用存放柜）；4、清洗网板或无铅线路板使用的脱脂棉、无纺布、无纺纸不能与有铅清洗混用。
本公司的标签如下：无铅清洗规定：1、无铅PCB清洗区应与有铅PCB清洗区分离并作明显的无铅标识；2、无铅PCB清洗使用的毛刷与有铅PCB清洗使用的毛刷分离并作明显的无铅标识；3、无铅PCB清洗后应单独放置不能与有铅PCB混放；4、无铅印刷区应独立并作明显的无铅标识。
SMT车间RoHS制程规定(精华版)
SMT车间RoHS制程规定一、目的：鉴于世界上大部分的国家，出于环境保护的目的，出台的一系列限制在电子电气设备中使用有害物质的法规，将于2006年7月1日起执行以及客户的要求。
公司决定引入无铅制程，为规范无铅制程的管理，严格控制生产流程，防止在生产过程中的铅污染，本车间特出台此规定。
二、范围：本规定适用于SMT车间无铅生产流程。
三、生产过程切换确认：;在切换工作完成后，当班管理人、IPQC必须跟据《SMT无铅制程检查表》的内容对各岗位进行检查、确认，待确认合格后方可开始生产；2、在生产过程中，禁止使用没有RoHS标示的工具、物料等一切物品，特殊情况下必须经当班管理人确认后才能使用。
四、无铅制程中各岗位要求：。
为防止在生产过程中由于人员的原因造成铅污染，所有人员在做生产无铅产品的准备工作前，都应用清水清洗双手；准备工作完成后，用酒精擦拭双手，戴上无铅专用手套，方可进行生产。
生产过程中，所有人员都应随时保持双手的清洁，而且只负责在无铅生产中各自的岗位，不得随意接触标示不明确的PCB板和工具、物品、物料等，反之负责有铅生产的操作员，必须用清水清洗双手，并用酒精擦拭双手，戴上无铅专用手套，经管理人员许可后，方可接触无铅物料、专用工具或上岗，否则不得接近无铅线体。
连班时除了由班长指定暂替的人员外，其它人员不得替班，替班人员应做好双手的清洁工作，如未指定替代人员，经管理人员同意后，可停线连班。
1、物料：物料员在将配料单送往仓库时，应讲明所需元件数量，同时应特别提醒仓管员所有元件，都必须标有无铅标示。
如“RoHS、PB-FREE、LEAD FREE、Pb”等。
接料时，需核对物料是否有无铅标示；无误后，方可将物料放于无铅物料区，并进行标示，标示除需写明该物料的规格、型号等外，还须在物料架贴上无铅标示，并写明责任人，且备料时应用专用的箱子装并标明。
无铅锡膏来料时，应确认该批次是否为无铅锡膏，无误后，方可将锡膏存放于无铅专用的冰箱中。
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SMT无铅工艺对无铅锡膏的几个要求
杨庆江张辛郁
（Henkel Loctite (China) Co.,Ltd.）
摘 要：SMT无铅工艺的步伐越来越近，无铅锡膏作为无铅工艺的重要一环，它的性能表现也越来越多引起人们的关注。
本文结合汉高乐泰公司的最新无铅锡膏产品Multicore®96SC LF320 AGS88分析了无铅锡膏如何满足无铅工艺的几个要求。
关键词：SMT无铅工艺 Sn/Ag/Cu合金 低温回流 空洞水平
众所周知铅是有毒金属，如不加以控制，将会对人体和周围环境造成巨大而深远的影响。
欧洲议会2003年底已经通过立法，要求从2006年7月开始，在欧洲销售的电气和电子设备不得含有铅和其它有害物质。
中国等国家的相关法律也正在酝酿之中。
由此可见，SMT的无铅工艺已经成为我们必然的选择。
本文以无铅锡膏的研发为基础，针对无铅工艺带来的几个问题，如合金的选择、印刷性、低温回流、空洞水平等展开讨论，同时，向大家介绍了最新一代无铅锡膏产品Multicore®96SC LF320 AGS88相应特性。
1.无铅合金的选择
为了找到适合的无铅合金来替代传统的Sn-Pb合金，人们曾做过许多的尝试。
这是因为无铅合金的选择需要考虑的因素很多，如熔点、机械强度、保质期、成本等。
表1列举了三种主要无铅合金的比较结果。
合金类型 熔点（度）主要问题
Tin Rich 209—227 熔点稍有升高
Tin Zinc (Bi) 190 容易氧化，保质困难
Tin Bi 137 强度很差
表1 三种无铅合金的比较结果
人们最终把目标锁定在富含Tin的合金上，在富含Tin的合金中，Sn/Ag/Cu 系列又成为选择的目标。
而Sn，Ag，Cu三种合金成份比例的确定也经历了一段探索的过程，这主要是考虑到焊点的机电性能，如抗拉强度、屈服强度、疲劳强度、塑性、导电率等等。
最终两种具有相同熔点（217°C）且性能相似的合金成分：SnAg3Cu0.5(96.5%Sn,3%Ag,0.5%Cu)和SnAg3.8Cu0.7(95.5%Sn,3.8%Ag,0.7%Cu)成为无铅合金的主要选择。
其中，SnAg3Cu0.5被日本、韩国厂商广泛采用，欧美企业更多选择 SnAg3.8Cu0.7合金。
以上两种合金Multicore®均可以提供，代号分别为97SC和96SC。
2.印刷性
由于Sn/Ag/Cu合金的密度(7.5 g/mm3)比Sn-Pb合金的密度 (8.5g/mm3) 低，使用该种合金的无铅焊锡膏的印刷性比有铅锡膏差一些,如容易粘刮刀等。
尽管如此，由于保证锡膏的良好的印刷性对于提高SMT的生产效率、降低成本十分重要，在合金成分相同的情况下，只有通过助焊剂成分的调
整来提高锡膏的印刷性，如填充网孔能力、湿强度、抗冷/热坍塌及潮湿环境能力等，并最终提高印刷速度、改善印刷效果。
图1为Multicore ®96SC LF320 AGS88的印刷实验结果。
由图1可知该产品的可印刷速度范围为
25 mm/s – 175 mm/s（图中的绿色部分表示印刷效果好）。
事实证明，通过调整助焊剂成分和比例，无铅锡膏可以具有与有铅锡膏同样的高速印刷操作窗口。
图1 Multicore ®96SC LF320 AGS88 印刷结果
3.低温回流的重要性
由于无铅合金的熔点升高（Sn/Ag/Cu 合金的熔点为217°C，Sn-Pb 合金熔点为183°C），无铅工艺面临的首要问题便是回流焊时峰值温度的提高。
在图2中描述了无铅锡膏回流焊接时，在最坏情况假设下（线路板最复杂，系统误差和测量误差为正，以及满足充分浸润的条件），线路板上最热点温度可能达到的温度（265°C）。
图中最冷点235°C 是为保证充分浸润的建议条件。
值得注意的是：一方面，若无铅锡膏所要求的峰值温度较高，线路板最热点便容易达到265°C，而该温度已超过了目前所有元器件的耐温极限；另一方面，若系统误差和测量误差为负，同时锡膏的最低峰值温度较高，便会有冷焊问题的发生。
因此为了保证元器件的安全性、以及焊点的可靠性，无铅锡膏的最低峰值温度应尽量低，即无铅锡膏低温回流特性在无铅焊接工艺中十分重要。
值得一提的是，Multicore ®的领先技术、独特配方成功地解决了这一难题，无铅锡膏96SC LF320 AGS88的最低回流温度仅为229°C，这就意味着应用该款锡膏进行焊接时，可以仅比217°C 的合金熔点高出12°C（保证一定的回流时间）。
这样不但可以很好地解决可靠性、冷焊等问题，更可以减少生
图2 无铅焊接时线路板上最热点温度（最坏情况预估）
产工艺方面的调整，以节约成本。
图3为该款无铅锡膏的回流操作窗口。
由图3可知，96SC LF320 AGS88 拥有很宽的操作窗口：从熔点以上时间60秒/峰值温度229°C，到熔点以上时间80秒/峰值温度245°C 的范围内均可以获得极佳的焊接效果,较宽的回流窗口可以更好地满足生产方面的不同需求。
0100
4.空洞水平
空洞是回流焊接中常见的一种缺陷，尤其在BGA/CSP 等元器件上的表现尤为突出。
由于空洞的大小、位置、所占比例以及测量方面的差异性较大，至今对空洞水平的安全性评估仍未统一起来。
有经验的工程师习惯将空洞比例低于15%-20%，无较大空洞，且不集中于连接处的有铅焊点认为是可接受的。
在无铅焊接中，空洞仍然是一个必需关注的问题。
这是因为在熔融状态下，Sn/Ag/Cu 合金比Sn-Pb 合金的表面张力更大。
如图4所示。
表面张力的增加，势必会使气体在冷却阶段的外溢更加困难，使得空洞比例增加。
这一点在无铅锡膏的研发过程中得到证实，早期无铅锡膏的主要问题之一便是空洞较多。
作为新一代的无铅锡膏产品，Multicore ®96SC LF320 AGS88增加了助焊剂在高温的活性，实现了技术上的长足飞跃，使得无铅焊点的空洞水平可降低到7.5%。
5. 结 论
1）Sn/Ag/Cu 系列合金成为无铅锡膏合金的主要选择；
2）助焊剂介质的合理调整，可使无铅锡膏的印刷性与有铅锡膏几乎相同；
3）无铅锡膏的低温回流特性对SMT 无铅工艺意义重大；
4）新一代的无铅锡膏，使得空洞问题得到明显改善。
图3 Multicore ®96SC LF320 AGS88 回流操作窗口
裸铜板 96SC Sn-Pb 14
0 430 图4 Sn/Ag/Cu 与Sn-Pb 在熔融状态下的润湿角比较
参考文献：
1．无铅法案引起业界关注，各公司准备迎接欧洲新法规;国际电子商情，2003年3月2．低温回流焊接的无铅焊锡膏;中国电子商情，2003年11/12月
3．LF320 Introduction; Steve Dowds, August,2003。