SMT无铅化工艺
SMT无铅技术资料讲解
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那么，无铅到底意味着什么？目前，无铅这个词已经超出其字面上的含义。
狭义的无铅或者说无铅的本义是指，电子产品中铅含量不得超过0.1%(指重量百分比)。
这一无铅标准源自欧盟在2003年2月13日颁布的《关于限制在电子电气设备中使用某些有害成份的指令》，即通常简称的RoHS(Re-striction of Hazard Ousmaterials)。
这个指令限制在电子产品中使用包括铅在内的6种有害成份。
与RoHS同时颁布的还有《电子与电气设备废弃物的指令》，通常简称WEEE(Waste Electrical and Elec-tronic Equipment)，这两个指令通常简称双指令，它们的目的是以法律手段减少电子产品对环境的负面影响，因此也称为"绿色指令"。
而目前在大多数场合所说的无铅，实际上是指广义的无铅，即实施"绿色指令"有关的各种法令、政策、标准、产品及技术等系统工程，而不仅仅是无铅制造。
038 SMT元器件焊接强度推拉力无铅工艺判定标准
NING BO ZERUILIGHTING CO.,LTD
SMT元器件焊接强度推拉力无铅工 艺判定标准
文件编号 版本 编制日期 页码 编制部门
ZRQT-QA-038 A/0
2021.03.03 第1页 共1页
品质部
NO. 版本 修订日期 1 A/0 2018.06.20
文件修订履历 修订内容
新制订
页数 1
修订人 姚义鹏
NO. 规格类别
1
CHIP0402
2
CHIP0603
3
CHIP0805
图片说明测试方法源自推力标准 （Kgf）实际试 验推力 (Kgf)
试验结 果
判定 结果
1、消除阻碍0402元器件边缘的其它 元器件； 2、选用推力计，将仪器归零，≤30 度角进行推力试验； 3、检查元器件是否脱焊，记录元器 件脱焊的数值； 4、 ≥0.60Kgf判合格。
0.65
1.00 焊盘未脱 合格
4
5 6 7 8 9
10
备注
1.抽 检方 2.CR 缺陷 3.ROS H保证
制定：
审核：
核准：
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。
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。
SMT无铅焊接工艺开发
SMT无铅焊接工艺开发开发一套有效的方法既然生产线中的无铅焊接即将来临，那么我们应该开发出一套有效的方法，来决定正确的工艺设定。
无铅焊接不仅仅是以另一种合金来取代一种合金，不存在“插入式”的取代。
一种新材料的引入影响着整个工艺，因此，所有机器设定都必须再检查。
在回流焊接中，目标是要满足或再现锡膏的正确设定，保持在元件和电路板材料的规格之内。
我们面临的挑战是使用现在生产中使用的机器并保持现有的产量，来达到这个目标。
为了实现这个目标，机器应该具有良好的热传导特性和均匀性（板上的温度差别小）。
大多数今天的热风/ 氮气对流炉能够焊接无铅合金。
可是，红外灯的炉子将很可能需要取代，因为板上的加热均匀性能差和温度差别大。
对于波峰焊接工艺，转变到无铅也将影响大多数机器参数。
对于这个工艺，目标是在与无挥发性有机化合物（VOC,volatileorganiccompound）的水基助焊剂的结合中实施无铅合金（消除卤化阻燃剂），而不减低生产率或产量。
我们必须设计一个适当的试验来决定是否计划中的生产设备可以接纳转换到无铅焊接的目标。
DOE（Designofexperiment, 试验设计方法），特别是Taguchi 方法，提供一个调查设备能力的有效方法。
通过学习和使用该技术，可以大大减少试验研究所要求的时间。
设计一个有效的试验Taguchi 试验优化产品/ 设备的设计，以最经济的方式使得性能对变量的不同原因敏感性最小，而不实际上消除这些原因。
包括了研究开发、制造和运作的成本。
Taguchi 试验是基于正态阵列，它减少试验运行的次数。
一个Taguchi 试验的设计是非常重要的，因为结果的质量取决于一个适当的准备。
这个准备要求仔细的计划、审慎的试验布局和输出数据的专家分析。
试验以一个集思广益的会议开始，邀请来自不同部门（设计、运作、品质和制造）的雇员参加。
所有个人都应该对焊接有第一手资料。
每个成员在所有必须由这个小组所作的选择中都有一个投票权。
SMT无铅半田接合技术の构筑
有铅焊膏 合金成分 焊接性能 焊点可靠性 熔点温度 Sn63Pb37 焊接性好 可靠性好 183℃ 无铅焊膏 Sn96.5Ag3Cu0.5 焊接性差 可靠性稍差 217℃
2. 有铅与无铅在生产工程上的比较
设备 焊接原理 工艺流程 工艺方法 元器件 焊接材料 PCB 焊点 有铅技术 无铅技术 生产无铅比生产有铅对设备的精度要求更高
2. 高密度化和微型化是必然的发展趋势
如今SMT的趋势是朝元件微型化,产品密集化方向发展, 贴装难度越来越高。
二. SMT的历史
1. 部品尺寸
Max：2125
1.25mm 2mm
1608
0.8mm 1.6mm
Min：1005
0.5mm 1mm
2. IC引脚pitch尺寸
Max pitch：1.2mm
Min pitch：0.5mm
3. 制品尺寸及贴装点数比较 TED
TEF是TED的更新产品 性能相同但尺寸却小得多
TEF
基板尺寸： 83X64mm 贴装点数： 358点（6.7点/cm2）
基板尺寸： 61X64mm 贴装点数： 504点 （12.9点/cm2)
三. 有铅切换为无铅过程中的不良现象及分析
相同 有铅 无铅
基板材料相同,但无铅的对铜箔精度要求更高 润湿性好 润湿性差
3. 有铅与无铅焊点的特征差异
有铅与无铅最大差异就是浸润性
有铅焊点 无铅焊点
浸润性良好
浸润性较差
Self
alignment
炉前
有铅
炉后
炉前
无铅
炉后
4. 无铅生产中发生的诸多不良现象
由于无铅焊膏的焊接浸润性比有铅的差,基板铜箔的尺寸大小不一致及间距过大,贴片位置偏移都 会在生产中造成浮起、偏位、立件等不良 浮起 立件 偏位
SMT-无铅焊接的工艺
无铅焊接的工艺目录一．绪论 (1)二．无铅焊接技术 (2)2．1什么是无铅焊接技术 (2)2．2无铅焊接运用的材料 (5)三. 无铅焊接方式 (7)3．1波峰焊 (7)3．2 回流焊 (10)3．3手工焊接 (10)四. 无铅焊接不理想的方面 (12)五．手机维修中的焊接工艺 (14)5. 1 无铅焊接工艺在手机维修行业中的使用 (14)5．2手机无铅焊接中的所需材料的介绍 (15)5．3 手机无铅焊的焊接工艺 (16)5．4具体的焊接方法 (18)5．5手机维修中无铅焊接存在的一些相关问题的说明 (22)六.在摩托罗拉手机维修流程中的总结 (24)6．1 工具型号极其温度 (24)6．2维修步骤 (26)七．总结 (28)致谢： (31)一．绪论现在的板卡设备上的芯片，都是通过芯片的封装下面的小焊点和PCB 板连接的。
这些小焊点传统上是用铅的，然而Pb是一种有毒的金属，对人体有害，并且对自然环境有很大的破坏性。
由于环境保护的要求，特别是IS0l4000的导入，世界大多数国家开始禁止在焊接材料中使用含铅的成分。
日本在2004年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备；欧美在2006年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备；中国在2004年已进入无铅焊接。
因此，在这种情况下，电子材料开始生产无铅焊料。
欧盟为了限制有害物质在电子电器产品中的使用，并透过妥善的回收及处理废弃电子电器产品达到保护人类健康的目的，于2003年颁布2002/95/EC 号法令，即RoHS法令（Restriction of the use of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment Pirective）——电子电机产品之危害物质限用法令。
中国政府一直在给以密切关注和研究对策，国务院专门责成信息产业部负责针对欧盟环保指令的研究和应对工作。
SMT无铅锡膏制程工艺设计规范
有限公司支持性程序文件页 码：1/5标题：SMT无铅锡膏制程工艺设计规范版 本：A01 目的为落实预防失误，不断改进的质量方针，规范公司无铅锡膏制程产品的设计工艺，规范公司无铅锡膏制程产品的制造工艺。
2范围适用于有限公司（以下简称：）无铅锡膏制程(以下简称:无铅制程)产品的设计控制与制造工艺设置。
3 职责工程部：依照研发部提供文件和设计样机，完成生产工艺的设计、选定相关使用耗材。
完成炉温曲线的设计，钢板的开设及钢板开设文件的受控。
对产品治具的评估，完成产品贴装程式的制作和校正。
完成工程样机的制作，生产过程的作业指导书，并完成SMT新机种试产报告。
完成产品贴装程式。
质量部：对样机的零件和耗材进行RoHS测试，完成测试报告。
对无铅耗材及零件管控进行稽核，完成QC工程图。
对产品无铅制程的流程符合RoHS进行稽核，完成产品的检验规范并根据EBOM进行及时更新。
制造部：按照工程部提供之产品无铅制程作业指导书进行作业，维护生产车间日常5S。
研发部：提供产品的输出文件和样机。
样机的产品规格书和零件规格承认书，并对不符合无铅锡膏制程技术要求的零件是否可用给出结论。
零件耐温清单，可推荐使用之耗材。
规定该产品的IPC610D接受等级。
按照此设计规范进行样机设计，并按照工程部给出的评审结果进行进行必要修改，修改后的样机须在进行评审。
4 规范4．1研发部无铅制程设计规范4．1．1 根据研发部设计开发计划，在设计样机完成定型时，由研发部项目组向工程部和质量部提交样机，产品规格书（包括客户规格书与规格书），主要零件规格承认书(包括PCB、IC、BGA、QFP及其他对热冲击敏感之零件)，EBOM（EXCEL格式）、PCB（PROTEL的PCB格式）、零件耐温清单（EXCEL格式）、制程种类确定对推荐耗材资料(耗材详细资料，应包括所含成分，推荐炉温曲线等参数资料)等电子档文件和工程交接注意事项。
4．1．2研发部选用无铅制程产品的所有零件需符合RoHS。
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SMT无铅化工艺
一．无铅焊料：
与传统的含铅焊料相比，无铅焊料的原理就是由一些合金混合物
来替代原有的铅，其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。
以Sn/Ag合金为例，其熔融温度为221摄氏度，高于含铅焊料的熔融温度183 摄氏度，而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu 熔点为218摄氏
度、Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。
二．无铅焊接工具：
无铅焊接工具与以往含铅焊接相比，生产设备方面不会有太多的
改变，而对于返修工艺来说，将面临更大的挑战。
如前段无铅焊料中，已提及无铅焊料的原理就是由一些合金混合
物来替代原有的铅，而这些合金材料的成分中Cu的使用最多。
Cu是易氧化物，其氧化物CuO2与Cu相比硬度降低，就如同氧化铁（铁锈）。
一旦无铅焊料中的Cu 在焊接过程中焊接时间过长，就容易造成被氧化，最终会成为产品质量的缺陷。
由此可以得出结论，焊接过程越短，焊接质量就越为可靠！在目前市场上有多款面向于无铅焊接领域的烙铁，对此做出了一个实验
以下是2个试验条件和结果：
1. 4种烙铁头的温度都设在329CO,每个烙铁头连续完成10
个焊点，每个焊点的温度达到同样的温度232CO时，完成
下一个焊点。
当10 个焊点都完成后，记录每种烙铁所用的全部时间如下：
METCA——150 秒PACE204 秒
WELLE——245 秒HAKK 316 秒
该试验表明，METCAI烙铁所用时间最短，说明其功率输出效率
高，比HAKKO勺速度快一倍以上。
2.如果使这4 种烙铁都保持同样的焊接速度，即使每一个烙铁所
用时间都保持在150 秒，其它烙铁就必须升高烙铁头的温度，而METCA烙铁仍维持329Co的温度不变：
METCA—L—150 秒——329 CO PACE——150 秒——349 CO
WELLE—R—150 秒——380 CO HAKKO——150 秒——409 CO 我们可以得出结论，Metcal SP200的升温速度比其它至少快25% 而比Hakko926ESD!y要快一倍以上。
无铅焊接虽然对焊接工具提出了更高的要求，但经实验我们发现
部分无铅烙铁已经能满足现有无铅焊料的要求，使用Metcal 烙铁更能有效的防止焊接过程中氧化现象的产生，确保了无铅焊接的可靠性。
三. 无铅焊接环境：
无铅焊接环境是指在无铅焊接过程中，对无铅焊接成功与否造成
决定性因素的一些周围环境。
较为典型的例子，就是在无铅回流焊、无
铅波峰焊、无铅芯片级返修过程中是否有氮气保护。
在前段无铅焊接工具一节中提到的金属物的氧化现象的产生，正
是由于在焊接过程中有氧气的存在，而氮气保护正能避免该现象的发生，从而保证无铅焊料在焊接过程中，焊接质量的可靠性。
目前无铅回流焊、无铅波峰焊的技术已经相对成熟，品牌之间的竞争已经从技术上转向为价格与服务方面，究其原因，就是众多无铅回流焊、无铅波峰焊的生产企业对氮气保护技术上的一致性认可。
而在无铅芯片级返修中，由于BGA芯片在近期被逐渐普及开来，由于其封装特点的特殊性，故在BGA返修技术上一直区分为两种：热风式和红外式。
热风式BGA返修工作站特点是质量可靠、焊接过程可控，红外式BGA返修工作站特点是速度快。
而在热风式BGA返修工作站中，有些产品正是提供了氮气保护这
一功能，符合无铅焊接环境的基础要求。
而红外式BGA返修工作站由于无铅焊时没有氮气保护，加速了芯片氧化。
INTEL公司在研发新一代计算机CPI过程中，也采用了无铅焊接
工艺，并提倡了热风式返修系统。
由美国0K国际集团提供热风式返修设备与INTEL公司共同研发新一代计算机CPU
当今世界越来越关注铅带来的环境和健康危害。
尽管电子行业铅
的用量只占世界总铅量中极其微小的一部分，但我们所关注的是大部分的电子垃圾最后都是掩埋在地下，污染地球和水资源。
今天已有许多公司，特别是日本的一些消费类电子产品制造商，
正在大量生产无铅产品，并且成效卓著。
另外，国际上不同的实验室
和生产线，已经进行了大量关于产量，抗力强度和使用寿命的无铅实验。
也许这些测试会出乎意料地证明：在正确的工艺操作下，无铅焊点比普通的含铅焊点更牢固，有更长期的可靠性。