有铅无铅制程外观对比报告
无铅焊锡与有铅焊锡对比
无铅焊锡与有铅焊锡对比
有铅焊锡与无铅焊锡的区别如下：
1、从锡外观光泽色上看：
有铅焊锡的表面看上去呈亮白色；
无铅焊锡则是淡黄色的。
2、从金属合金成份来分：
有铅焊锡是含锡和铅二种主要金属元素（如：Sn63Pb37、Sn50Pb50等）；
无铅焊锡则是基本不含铅的（欧盟ROHS标准是含铅量小于1000PPM，日本标准是小于500PPM），无铅焊锡一般含有锡、银或铜金属元素。
3、从用途上来分：
有铅焊锡用于有铅类产品的焊接，它所用的工具和元器件均为有铅的。
无铅焊锡用于无铅的出口欧美等国家的产品焊接，它所用的工具和元器件一定是无铅的。
4、如用手擦的方法来区分的话：有铅的会在手上留有黑色痕迹，无铅则有淡黄色痕迹，因为无铅一般含有铜金属。
5、无铅焊锡溶点范围从217℃到226℃。
过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题(二)——有铅、无铅混用制程分析
混入 Ｓ —Ａｇ ｕ ｎ —Ｃ 焊料 中 ， 量Ｐ 在 界 微 ｂ 面容 易 发生 Ｐｂ偏 析 现 象 ， 成 Ｓ 形 ｎ—
Ａｇ ｂ １ ４ｃ的低熔 点 层 。 —Ｐ 的 ７ｏ 其次， 锡焊 时 的凝 固收 缩 现象 ； ６ Ｓ Ｐｂ合 金 的 热 膨 胀 系 数 ３ ｎ３ ７
首先， 偏析 现象 ； 无铅 焊料与Ｓ － ｂ ｎ Ｐ 热风整 平的焊 盘 或有铅 元件 （ 无引线或有 引脚元件 ） 混用 时 ， 盘 或焊端 镀层 中的微量 Ｐ 焊 ｂ
造 成焊缝 起翘 （ ｉｔ ｏｆ 。 板 越厚 ， Ｌ ｆ－ ｆ）基 其 内部 储 存 统 的震 动
也会加 重焊 缝起翘 现象 ， 因此 ， 焊接设
备 的传 输系 统应 尽量 平稳 。 由于 无铅 合金 的熔 点高 ， 以焊 所
点与ＰＣ Ｂ的Ｃ 不 匹配 更严 重 ， ＴＥ 更容
ＰＣＢ基 板 而言 ， 点 散 热速 度 快 ， 焊 当
（） ｂ 焊接面 图 １ 焊 缝起 翘现 象 图 中： ａ） （ 无铅焊 点元 件 面焊缝 起 翘 ， 元件面 焊缝 起 翘在 Ｉ ＰＣ—Ａ～６１ ０Ｄ中属于 可接 受 的 （ 焊 接面 焊缝 起翘 ， 接面焊 缝起 翘在 Ｉ ｂ） 焊 ＰＣ—Ａ～６１ ０Ｄ中属于 不可 接受 的 （） Ｃ ＱＦＰ引脚焊 盘起 翘
焊膜 压 住焊 盘 四周 ， 样 可 以减轻 或 这
避免 Ｐ 焊 盘 剥离 现象 。 ＣＢ 下 面 结 合 图 ２ 对 缝 起 翘 现 象 （ ｉｔ ｏ ｆ进 行机 理 分析 ： Ｌｆ－ ｆ ） 在 焊点 冷 却凝 固过 程 中 ， 以下 几 个 因素可 能引 起焊缝 起 翘 （ ｉ －ｏｆ Ｌ ｆ ｆ） ｔ
（） 盘 起翘 Ｃ焊
Ａｄｖ ｃｅ ａｎ ｄ Ｍａｔ ｒ ａｌ Ｉ ｕｓ ｒ ｅ ｉ ６ ｎｄ ｔ ｙ
混合工艺之有铅锡膏与无铅BGA的焊接-陶鹏
混合工艺之有铅锡膏与无铅BGA 的焊接北京德天泉机电设备有限公司 陶 鹏引言在当前表面贴装技术（SMT）中，我们对有铅无铅的混合焊接方式并不陌生，尤为代表性的是：有铅锡膏与无铅BGA 的焊接。
这也是我们今天所要介绍的主题与实际案例。
1. 从有铅与无铅的特殊性来分析，我们可以先看以下几点首先，从润湿性的角度看，我们先考虑焊料的特性：相对来说含铅焊料的表面张力较小；而无铅焊料的表面张力相对较大。
从其特性可以看出焊膏的流动性与实际焊接的润湿能力存在最直接的关系。
所以与锡铅或是普通的低熔点焊料合金相比，无铅焊料合金的润湿效果较差。
其次，我们从其本身的自我矫正的角度来看，与之润湿能力成正相关，以BGA 焊接为例，有铅BGA 的自我矫正（焊球对位）焊接能力明显强于无铅BGA 的自矫正能力。
再之，我们来看它们在可靠性方面的特点，对于无铅焊料合金的长期可靠性目前还没有定论，但其焊点在受力的情况下表现出较大的离散性而容易损伤，值得一提的是在所受应力较低的情况下，SAC 合金的可靠性能与SnPb 合金水平相当或者比它稍好。
针对这种混合制程的焊接方法，我们知道很多产品因为设计的需求或考虑其成本等各方面因素不可避免的采用有铅无铅混做的方式对产品进行焊接加工，所以在可制造性方面形成了阻力，而各个厂家以及各类辅材供应商也就此做出了针对性的试验与改良。
2. 下面，我们通过针对有铅制程无铅BGA 的实际焊接过程进行详述（1）通常我们使用的锡铅焊膏的回流温度范围在215-235℃。
（2）BGA 焊球SAC 合金的回流温度范围在235±5℃。
以上是我们在回流制程中的重要参数和基本条件。
我们调出在进行混合制程生产过程中曾出现过的问题标本： 首先了解一下产品的相关基础数据：① PCB 为四层板，厚度1.6mm，长宽210*185mm,PCB 表面处理采用浸锡工艺；② BGA(SAC)尺寸27*27 225球，pitch1.5mm；（如图2.1，图2.2） U n R e g i s t e r e d图2.1图2.2③ BGA 在PCB 中心偏右2-3cm 位置；（PCB 入厂无变形和划伤，BGA 外观检验合格）④ 使用的焊膏：铟泰锡铅SP8系列，推荐120-175恒温60-120秒，215-235回流45-90秒；⑤ 回流焊：八温区 热风 非氮气 ；⑥ 工艺参数：120 140 160 180 190 220 245 255 链速68cm/min；（上下温区温度一致）温度测量：Profile 测温板针对BGA 做底部的热偶采点；测试数据： Peak --228℃ >217℃--32秒；其它数据都均在锡膏Datasheet 工艺窗口范围内。
无铅制程缺陷侦测与可靠性1----王告立
無鉛製程偵測與可靠性
ㄧ、有鉛無鉛的優劣對比
1.1 各種無鉛焊料中以SAC305(Sn96.5%、Ag3%、Cu0.5%)為主流，其液化熔點 ( Liquidus m.p.）約在217℃-221℃之間，比現行Sn63/Pb37之共熔合金（Eutecti Composition）的 183 ℃ 高出34℃；以Reflow為例其平均操作時間約延長20秒， 致使熱量 （Thermal Mass）大增，對元件與電路板影響極大。 1.2 液化後Sn63之表面張力約為380dyne/260℃，在銅基地上的接觸角（Contact 0 0 Angle）約為11 。而SAC305則將劇升至460dyne/260℃，接觸角也增大為44 。表面張力加大即表內聚力增大，或向外的附著力變小，不但容易立碑 （Tombstoning）而且更使得散錫性與上錫性變差。通常Sn63之沾錫時間 （Wetting Time）可短到0.6秒，而SAC竟遲緩到2秒之久。 1.3 現行Sn63之熔焊（Reflow Soldering）峰溫平均為225℃，波焊峰溫平均為 250℃。 但SAC305之熔焊峰溫僅能提高到245℃，波焊與噴錫也只敢攀升至270℃，以防 零組件與板材受傷。即使如此保守其熔銅之污染也更為加劇，造成火力不足流 動性（Mobility）變差，焊錫性劣化。 1.4 無鉛焊接在行動遲緩與火力不足下，致使焊鍚性(Solderability)變差。
三、銲點空洞(Voiding)與介面微洞（Interfacil Micro-Voiding）
3.1 熔焊（Reflow）時錫膏中助焊劑等有機物，或一旦又吸入的水份，此等 可成氣之外物於銲料固化前若未能及時浮離，或形成氣體後未能逸出者 （Outgassing），即將成為銲點中之空洞。此不良現象於T/L者已常出現， L/F者將更進一步惡化，且球腳最慘。
PCB板的无铅表面处理比较
PCB板的無鉛表面處理比較锡银铜镍之无铅喷锡优势无铅喷锡种类与分析无铅喷锡板上锡厚度均匀水平喷锡简介喷锡SMOBC&HAL)作为线路板板面处理的一种最为常见的表面涂敷形式，被广泛地用于线路的生产，喷锡的质量的好坏直接会影响到后续客户生产时焊接soldering的质量和焊锡性;因此喷锡的质量成为线路板生产厂家质量控制一个重点；喷锡目前有两种：垂直喷锡和水平喷锡。
喷锡的主要作用：①防治裸铜面氧化；②保持焊锡性；其他的表面处理的方式还有：热熔，有机保护膜OSP，化学锡，化学银，化学镍金，电镀镍金等；但是以喷锡板的性价比最好；垂直喷锡主要存在以下缺点：①板子上下受热不均，后进先出，容易出现板弯板翘的缺陷。
②焊盘上上锡厚度不均，由于热风的吹刮力和重力的作用是焊盘的下缘产生锡垂solder sag，使SMT表面贴装零件的焊接不易贴稳，容易造成焊后零件的偏移或碑立现象tomb stoning。
③板上裸铜上的焊盘与孔壁和焊锡接触的时间较长，一般大于6秒，铜溶量在焊锡炉增长较快，铜含量的增加会直接影响焊盘的焊锡性，因为生成的IMC合金层厚度太厚，使板子的保存期大大缩短shelf life。
水平喷锡大大克服以上缺陷，与垂直喷锡相比，主要有以下优点：①融锡与裸铜接触时间较短，2秒钟左右，IMC厚度薄，保存期较长；②沾锡时间短wetting time ,1秒钟左右；③板子受热均匀，机械性能保持良好，板翘少；水平喷锡的工艺流程：前清洗处理----预热----助焊剂涂覆---水平喷锡---热风刀刮锡---冷却----后清洗处理1．前清洗处理：主要是微蚀铜面清洗，微蚀深度一般在0。
75—1。
0微米，同时将附着的有机污染物除去，使铜面真正的清洁，和融锡有效接触，而迅速的生成IMC；微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性；水洗后热风快速吹干；2．预热及助焊剂涂敷预热带一般是上下约1。
2米长或4英尺长的红外加热管，板子传输速度取决于板子的大小，厚度和其复杂性；‘60mil(1.5mm)板子速度一般在4。
无铅焊锡与有铅焊锡工艺特点
无铅焊锡与有铅焊锡工艺特点
无铅焊锡与传统有铅焊锡的区别主要是无铅焊锡内不含铅。
常用的无铅焊锡成份：
1）Sn-Ag (锡+银, 96-98%锡)
2）Sn-Cu (锡+铜, 96%锡)
3）Sn-Ag-Cu (锡+银+铜, 93-96%锡)
4）Sn-Ag-Bi (锡+银+铋, 90.5-94%锡)
5）Sn-Ag-Bi-Cu (锡+银+铋+铜, 90-94%锡)
由于无铅焊锡与传统焊锡成分不同，使得无铅焊锡的溶点比传统焊锡高。
常用的传统焊锡分为(63%锡+37%铅)和(60%锡+40%铅)两种，其中63/37有铅焊锡溶点为183℃，凝固点同样为183℃，此焊锡从液态冷却到固态(或相反)的温度点相同，不会出现胶态。
而60/40有铅焊锡溶点为191℃，凝固点为183℃，此焊锡从液态冷却到固态(或相反)有8℃的温度范围，在此范围形成胶态。
无铅焊锡溶点范围从217℃到226℃。
因此无铅焊锡需要比原来更高的焊接温度，焊接温度提高使得对焊接工具和
设备以及被焊接器件提出了较高的温度要求。
有铅无铅的差异
作者：顾霭云 公安部第一研究所 摘要就目前的趋势，从世界范围看，无铅制造已成定局，势在必行。
由于无铅合金与传统的Sn-Pb 共晶合金比较，熔点高，工艺窗口小，浸润性差，因此工艺难度大，容易产生可靠性问题，无铅不仅仅涉及到焊接材料（无铅合金、助焊剂）的问题，还涉及到设计、元器件、PCB 、设备、工艺、可靠性、成本等方面的挑战。
因此，如何顺利地从有铅产品向无铅产品转换，关键在于能否正确实施无铅工艺。
本文主要介绍如何正确实施无铅工艺。
关键词：无铅焊接 ; 无铅焊料 ; 无铅元器件 ; 无铅印制板 ; 无铅可靠性; RoHS ; Pb 污染 一、无铅焊接势在必行Pb 是六种（Pb 、Hg 、Cd 、六价Cr 、多溴联苯PBB 、多溴联苯醚PBDE ）有害物质之一，而Pb 在电子装联中的用量只占Pb 总耗量的很少一部分。
多年来，人们对无铅的优缺点以及对环境的受益方面有很多的争议，几年前甚至有人曾预言“无铅会不会是一场闹剧”，但现在看来无铅化已经成为事实，无铅焊接势在必行，理由如下：（a ）电子制造业的上游元器件已经基本上实现了无铅，因为从有铅组件转向无铅组件生产，在设备和工艺上的成本是很高的，再让转回去不大容易；目前已经很难买到有铅组件了，即使你的产品获得豁免，可以延用有铅焊料，但无铅组件用于有铅工艺，有时会产生一些不可靠因素；如果还想买有铅组件，必定是高价，甚至根本买不到。
（b ）无铅与有铅的焊接设备是不兼容的，特别是波峰焊机，在同一台设备上有铅与无铅不可以频繁交替进行的。
无铅焊接时，Pb 是杂质，Pb 污染不仅会产生质量问题，严重时必须更换新焊料。
（c ）目前，SMT 加工厂的无铅生产线是不接有铅产品订单的。
如果接有铅产品订单，必须保留一条专门用于有铅产品的生产线，这样会大大增加有铅产品的加工成本。
前几年很难找到无铅产品加工厂，以后会逐渐找不到有铅产品加工厂。
（d ）虽然Pb 在电子装联中的用量只占Pb 总耗量的很少一部分（约2％以下）。
无铅制程分析报告
无铅制程分析报告
一、无铅制程分析：
1.目前电子组装中广泛使用的低熔点的锡铅合金具有电导性好、工艺技术简单、便宜而且可靠性高等特点,大量无铅焊料的研究结果表明，目前没有找到现成的锡铅焊料的无铅替代品.
2.无铅电子组装技术是否已经成熟
a.成熟的无铅电子组装技术包括在印刷电路板级组装和电子元器件封装两个过程中，使用的材料达到到无铅的标准，使用无铅材料的设备和工艺的实用性，以及最终产品达到必须的可靠性要求.
b.用无铅制程替代沿用多年的锡铅共晶焊接，不仅影响电子组装中的材料、设备、工艺、以及产品的可靠性和产品的质量检测标准，还影响制造商的生产运作和供应.
c.无铅制程转换不仅指硬件是否成熟，“人是否准备好了？”也是同等重要的技术问题.
二、从材料来分析：
1.无铅材料包括在印刷电路板的组装过程中采用无铅焊料产品（例如无铅的焊锡丝、焊锡条和焊锡膏），还指组成整个电子元器件的各部分均为无铅的材料.
2.电路板和元器件引脚的表面材料也是无铅制程实施中的一个重要环节.
3.从纯技术的角度来看，取代传统的Sn63-Pb37或Sn60-Pb40有铅焊料产品的无铅焊料产品已经成熟。
其根本是以Sn作为基体的Sn-Cu、。
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三、外觀對比圖片---電阻
照 片
合
SnAgCu 96.5/3.0/0.5 Kester EM907
SnZn 93/7 NIHON Genma
SnPb 63/37 Kester R253
描 述
Confidential
使用含鉛錫膏，電阻焊接點表面最為較光且爬錫 性較好，使用無鉛錫膏，錫鋅錫膏焊接點表面比錫銀銅 錫膏焊接點表面黯淡。
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Confidential
三、外觀對比圖片---接口
照 片
合 描 述
Confidential
SnAgCu 96.5/3.0/0.5
SnPb 63/37
由上圖可以看出，使用錫鉛錫棒時，接口件焊接 點表面比較光，使用錫銀銅錫棒時，焊接點表面比較 暗淡。
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三、外觀對比圖片---測試點
有鉛無鉛制程外觀對比報告
制作人：艷 確認人：健安 制作部門：新制程技術課 制作日期：200511月11日
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Page 1
一 目的：
通過觀察同焊材(錫銀銅錫膏、錫鋅錫膏、錫 鉛錫膏、錫銀銅錫棒、錫鉛錫棒)焊接的PCBA 件焊點，比較它們的、光澤、焊點的爬錫 性，吃錫況等.
Confidential
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三、外觀對比圖片---電容
照 片
合
SnAgCu 96.5/3.0/0.5 Kester EM907
SnZn 93/7 NIHON Genma
SnPb 63/37 Kester R253
描 述
Confidential
使用含鉛錫膏，電容焊接點表面最為較光且爬錫 性較好，使用無鉛錫膏，錫鋅錫膏焊接點表面比錫銀銅 錫膏焊接點表面黯淡。
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Confidential
三、外觀對比圖片--- QFP
照 片
合
SnAgCu 96.5/3.0/0.5 Kester EM907
SnZn 93/7 NIHON Genma
SnPb 63/37 Kester R253
描 述
使用含鉛錫膏，QFP件的焊接點表面最為較光 且爬錫性較好，使用無鉛錫膏，錫鋅錫膏焊接點表面比 錫銀銅錫膏焊接點表面黯淡。
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二、選材
使用Kester EM907的SAC305合錫膏和Kester SAC305錫棒的PCBA 使用NIHON Genma的SnZn合錫膏和Kester SAC305錫棒的PCBA 使用Kester R253的SnPb合錫膏和Kester Sn63Pb37錫棒的PCBA
Confidential
照 片
合 描 述
Confidential
SnAgCu 96.5/3.0/0.5
SnPb 63/37
由上圖可以看出，使用錫鉛錫棒時，測試點表面比 較光，使用錫銀銅錫棒時，焊接點表面比較暗淡。
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三、外觀對比圖片---DIMM
照 片
合 描 述
Confidential
SnAgCu 96.5/3.0/0.5
Confidential
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THE END!
THANKS!
Confidential
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SnPb 63/37
由上圖可以看出，使用錫鉛錫棒時，DIMM焊接點 表面比較光，使用錫銀銅錫棒時，焊接點表面比較暗 淡。
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四、結
1. 有鉛制程的焊點表面比較光，且件的爬 錫性較好，無鉛制程的焊點表面比較黯淡，吃錫性較 差。 2. 對於無鉛制程，使用錫銀銅錫膏時焊點表面 較錫鋅錫膏的光澤好，爬錫性也較好。
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三、外觀對比圖片---MOS
照 片
合
SnAgCu 96.5/3.0/0.5 Kester EM907
SnZn 93/7 NIHON Genma
63/37 Kester R253
描 述
使用含鉛錫膏，MOS焊接點表面最為較光且爬錫 性較好，使用無鉛錫膏，錫鋅錫膏焊接點表面比錫銀銅 錫膏焊接點表面黯淡。