浅谈水平无铅喷锡工艺
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术无铅焊接工艺技术是一种使用无铅焊料进行电子元器件焊接的工艺技术。
传统的焊接工艺中使用的是含铅焊料，但是随着环境保护意识的增强，对于铅的使用开始受到限制。
无铅焊接工艺技术因其对环境友好、对人体健康无害的特性而得到广泛应用。
无铅焊接工艺技术的核心是无铅焊料的选择和适应性。
无铅焊料的常见成分包括锡、银、铜、锌等，这些元素的比例和配合关系决定了焊接的成效和焊点的可靠性。
针对不同的焊接要求和材料特性，需要选择合适的无铅焊料配方。
在无铅焊接工艺中还需要考虑到焊料的熔点、流动性、润湿性等性能指标，以确保焊接质量。
与传统的含铅焊接相比，无铅焊接工艺技术具有以下优势：无铅焊料的熔点较低，可以降低焊接温度，减少对电子元器件的热冲击，提高焊接质量；无铅焊料对焊接材料的腐蚀性较小，可以减少焊接剥离和氧化等缺陷的产生；无铅焊接工艺可以降低环境污染，避免铅元素对水源、土壤的污染，对工人的健康也没有危害。
无铅焊接工艺技术也存在一些问题和挑战。
无铅焊料成本较高，增加了焊接成本；由于无铅焊料的流动性较差，容易在焊接过程中产生共晶现象，导致焊点出现缺陷；无铅焊料对焊接设备和工艺要求较高，需要更新设备和培养专业人才。
为了解决这些问题，需要不断进行研究和改良，提高无铅焊接工艺技术的可靠性和适用性。
在无铅焊接工艺技术研发中，需要注重优化配方、改善热特性、提高流动性和润湿性，同时还需要发展新的焊接设备和工艺，提高自动化程度和焊接质量监测手段。
无铅焊接工艺技术是一种环境友好、健康安全的焊接方法。
尽管存在一些问题和挑战，但通过不断的研究和改良，相信无铅焊接工艺技术会得到更广泛的应用。
线路板板面处理——水平喷锡简介
线路板板面处理——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 stoning③ 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4.6—9.0m/min之间；板面温度达到130—160度之间进行助焊剂涂敷，双面涂敷，可以用盐酸作为活化的助焊剂；预热放在助焊剂涂布以前可以有效防止预热段的金属部分不至于因为滴到助焊剂而生锈或烧坏；3．沾锡焊锡：融锡槽中含锡量约430公斤左右，为63/37共熔eutectic组成的焊锡合金,温度维持在260度左右；为避免焊锡与空气接触而滋生氧化浮渣，在焊锡炉的融锡便面故意浮有一层乙二醇的油类，该油类应考虑与助焊剂之间的兼容性compatible；板子通过传输轮滚动传输速度约9.1m/min,在锡炉区有三排上下滚轮，停留时间仅约2秒；前后两组滚轮之间的跨度为6英寸，滚轮长度为24英寸以上，故可以处理的板面上限为24英寸；上下风刀劲吹，上下风刀之间的间距为15—30mil，风刀与垂直方向的月呈2—5度倾斜有利于吹去孔内的锡及板面的锡堆；4．热风压力设定的相关因素：板子厚度，焊盘的间距，焊盘的外形，沾锡的厚度（垂直喷锡中为了防止风刀与已变形的板面发生刮伤，风刀与板面之间的距离相当宽，故容易造成焊盘锡面的不平），5．冷却与后清洗处理：先用冷风在约1.8米的气床上由下向上吹，而将板面浮起，下表面先冷却，继续在约1.2米转轮承载区用冷风从上至下吹；清洁处理除去助焊剂残渣同时也不会带来太大的热震荡thermal shock6．水平喷锡的厚度分为三种：2．54mm(100mil),5.08mm(200mil),7.62mm(300mil),可以通过微切片测定锡厚：细抛光后用微蚀方法找出铜锡合金之间的IMC厚度，微蚀药水的简单配制：双氧水与氨水1：3的体积比微蚀10—15秒钟；界面合金的厚度一次喷锡一般在6微英寸，2次在1.8个微英寸左右；喷锡厚度可以用x-ray荧光测厚仪测定；板子的平坦度flatness主要是板弯（bow板子长方向的翘起）和板翘（twist，板子对角线方向的翘起）；板子的尺寸变化7．喷锡厚度与风刀的关系：焊盘上能够保留的锡厚受两种作用力因素影响：a.表面张力surface tension决定最后平衡后的着锡厚度，焊盘的面积大时，其固化后着锡的厚度也较高b.风刀的压力;风刀压力大，最后着锡的厚度也会降低，外形较小的焊盘其表面张力通常比较大，可耐得住热风刀的推刮，故可以留下较厚的焊锡；外形较大的焊盘，表面张力较小，热风刀会刮去较多的锡，仅在焊盘末端留下较小的锡冠cresb;8．通孔壁上的锡厚：孔壁上由内层平环引出或延伸者，会造成一座散热座heat sink效应，使喷上的融锡比较容易冷却固化，固锡层较厚.一般无孔内平环的镀通孔内孔内所能保持的锡厚与通孔的纵横比似乎并无明显的关联；孔拐角处锡厚约0.75微米30微英寸左右，从孔两端转拐角到孔中心，锡厚渐增；孔径的缩减量约为18—30微米，以孔中央缩小得最为显著，该处沾锡层最厚；9． IMC,Flatness,及板子尺寸变化：IMC一次喷锡的厚度为6微英寸，这三个数据是检验水平喷锡温度曲线合适与否的最佳工具，三者的变化量均与温度有关，良好的IMC即eta phase的Cu6Sn5，焊锡性能良好，恶性的epsolon phase的Cu3Sn,良好的前处理有利于良好的合金层生成；恶性的epsolon phase的Cu3Sn,与喷锡时间，喷锡厚度多少正相关；板子的平坦度主要受以下因素影响：a.板厚的不同与层次的安排的对称与否，b.导体线路在板面分布是否均匀；c.班从空气中吸收水分的多少；喷锡前板子在100度下烘烤3个小时，尺寸稳定性良好，烘烤可以驱除半内的各种挥发份volatiles；喷锡前要烘烤，老化板装配前也要烘烤，以减少通孔出气会吹孔blow hole的产生;10．水平与垂直IMC厚度的比较项目水平喷锡垂直喷锡一次 6---8微英寸 12．6—17.7微英寸微米 0．32---0.447 0．152—0.27实例分析HUG最近进行了一个关于实现最佳厚度的测试，整个项目包括测试板设计、在成员工厂进行测试以及分析和公布测试结果。
水平喷锡技术简介
助焊劑的性能要求
助焊劑由焊劑載體、活性成分和稀釋劑等組成, 其所用稀釋劑一般為異丙醇。 助焊劑選用原則:充分考慮助焊劑活性,熱穩定 性,易清洗性,以及粘度和表面張力等性能 水平噴錫專用助焊劑性能: 1.水溶性的,生物降解,無毒 2.活性要适度 3.熱穩定性,防止綠油及基材受到高溫衝擊(大 於288℃閃點,揮發性小,煙霧少) 4.要有一定的粘度 5.酸度適宜
建議使用之噴錫焊料成分
1
第四章-水平噴錫介紹 第四章 水平噴錫介紹
第一節 水平噴錫概述
1.噴錫制程在產品流程的位置 2.熱風整平原理 3.熱風整平分類 4.熱風整平特點
一.噴錫制程在產品流程的位置
1
二.熱風整平原理 熱風整平原理
熱風整平焊料涂覆HAL(Hot Air Levelling)， 俗稱噴錫 噴錫，是近几年線路板廠使用較為廣泛的 噴錫 一种后工序處理工藝，它實際上是把浸焊 熱 浸焊與熱 浸焊 風整平二者結合起來在印制板金屬化孔內和印 風整平 制導線上涂覆共晶焊料的工藝。其過程是先在 印制板上涂上助焊劑 助焊劑，隨後將印制板浸入熔融 助焊劑 的焊料 焊料(通常為63Sn37Pb的焊料)中，然後從兩片 焊料 風刀之間通過，用風刀中的熱壓縮空氣 熱壓縮空氣把印制 風刀 熱壓縮空氣 板的表面及金屬化孔內的多餘焊料吹掉,從而得 到一個平滑、均勻又光亮的焊料涂覆層 涂覆層。 涂覆層
第二節-水平噴錫制程 第二節 水平噴錫制程
1.水 平 噴 錫 工 藝 流 程 2.前處理 4.烘烤 6.水平噴錫 8.檢驗 10.去導板及膠帶 3.貼導板 5.涂助焊劑 7.拉 板 9.后處理 11.檢 驗
一.水平噴錫流程 水平噴錫流程
前處理 貼導板 烘 烤 涂助焊劑
檢 驗
冷 卻
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术
无铅焊接工艺技术是一种环保、高效的焊接技术，在电子电气行业得到广泛应用。
本文将对无铅焊接工艺技术进行浅析，包括其原理、优点和应用方面。
无铅焊接工艺技术的原理是利用无铅焊料替代传统的含铅焊料进行焊接。
传统含铅焊料会产生有害的铅蒸汽和废气，对人体健康和环境造成一定的危害。
而无铅焊料无铅含量较高，焊接过程中不会产生有害物质，减少了对环境的污染。
无铅焊料具有较低的熔点和较高的表面张力，能够提高焊点质量和可靠性。
无铅焊接工艺技术相比传统的含铅焊接工艺技术具有许多优点。
无铅焊接工艺技术符合环保要求，减少了对环境的污染，提高了企业的社会责任感。
无铅焊接工艺技术可以提高焊点质量和可靠性，减少焊接缺陷和故障的发生率。
无铅焊料熔点较低，能够降低焊接温度，减少对被焊接物的热影响。
这对于一些对温度敏感的元器件尤为重要。
无铅焊接工艺技术还能提高生产效率，缩短焊接周期。
无铅焊接工艺技术在电子电气行业得到广泛应用。
电子产品的小型化和微细化趋势使得对焊接质量和可靠性要求越来越高，无铅焊接工艺技术能够满足这些要求，被广泛应用于印制电路板、电子元器件等领域。
无铅焊接工艺技术还在汽车电子、通信设备等领域得到应用。
随着环保意识的提高和环境法规的日益严格，无铅焊接工艺技术将会得到更广泛的应用。
浅析无铅焊接工艺技术
浅析无铅焊接工艺技术
无铅焊接工艺技术是一种环保型的焊接技术，相比传统的铅焊接技术，无铅焊接技术具有更低的环境风险和更高的可靠性。
无铅焊接工艺技术主要涉及材料选择、焊接参数优化和焊接质量控制等方面。
首先是材料选择。
在无铅焊接中，需要选择合适的无铅焊料。
常用的无铅焊料主要有无铅锡-铜焊料（SAC），其中锡主要起到占位元素的作用，铜主要起到增强弹性和降低熔点的作用。
针对不同的焊接应用，还可以选择无铅焊料的不同配方，以满足特定的工艺要求。
其次是焊接参数优化。
无铅焊接过程中，需要合理选择焊接参数，包括焊接温度、施焊速度、施加力度等。
焊接温度对焊接效果和焊接接头的可靠性有着重要的影响，一般要控制在适当的温度范围内，既不过热也不过冷。
施焊速度和施加力度也要根据具体工艺要求进行优化选择，以确保焊接接头的结构紧密，焊接质量良好。
最后是焊接质量控制。
无铅焊接工艺要求焊接接头具有高的可靠性和一致性。
为了确保焊接质量，需要对焊接过程进行严格的控制和监测。
常用的质量控制方法包括焊接过程监测、焊后检测和可靠性评估等。
焊接过程监测可以通过实时监测焊接参数和焊接接头的质量指标来掌握焊接过程的稳定性。
焊后检测可以通过金相检测、断裂测试等方法对焊接接头进行质量验证。
可靠性评估可以通过加速老化试验、可靠性预测等手段评估焊接接头的使用寿命和可靠性。
喷锡工艺技术
喷锡工艺技术喷锡工艺技术是一种常用的电子产品表面处理技术，具有耐热、抗腐蚀、导电性好等特点。
喷锡工艺技术主要包括预处理、喷锡、烘烤等环节。
首先，预处理是喷锡工艺技术中至关重要的环节。
预处理的目的是去除基材表面的油污、氧化物等杂质，以保证后续的喷锡工艺能够顺利进行。
常见的预处理方法有机械清洗、化学清洗和原位氧化等。
机械清洗主要通过使用刷子或者超声波来清除油污；化学清洗则是使用一些强酸或者强碱溶液来清洗表面；而原位氧化则是使用一些特殊氧化剂来清除氧化层。
接下来是喷锡环节。
喷锡是利用喷射技术，将锡膏均匀地喷涂在基材上。
喷锡的关键是控制喷射的速度和位置。
喷射速度过快会造成锡膏不均匀，附着不紧密的问题；喷射位置不准确会导致喷涂的锡膏超出焊盘的范围，造成电路短路等问题。
因此，操作者需要熟练掌握喷锡设备的使用方法，进行准确的操作。
最后是烘烤环节。
烘烤是将喷涂的锡膏经过加热处理，使其熔化并与基材结合。
烘烤温度和时间的控制非常重要，过高的温度会导致基材变形或者焊盘脱落，过低的温度则会导致锡膏无法完全熔化。
一般来说，烘烤温度在200℃左右，时间在2-5分钟左右。
喷锡工艺技术具有许多优点。
首先，喷锡可以使电子产品的表面形成一层均匀、细致的锡膏层，提高了导电性能；其次，锡膏具有良好的耐热性和抗腐蚀性，可以延长电子产品的使用寿命；此外，喷锡技术简单易行，可以大批量生产，提高了生产效率。
总之，喷锡工艺技术是一种重要的电子产品表面处理技术，具有许多优点。
通过合理的预处理、精准的喷锡和适当的烘烤，可以得到良好的喷锡效果，提高电子产品的质量和可靠性。
无铅喷锡工艺流程解析
无铅喷锡工艺流程解析
表面处理工艺：
目前我司实际生产的表面处理有:①无铅喷锡、②沉银、③OSP、④沉金、⑤电金、⑥镀金手指；其表面处理主要根据客户需求在绿油后的裸铜待焊面上进行处理，并在铜面上长成一层物质，防止氧化或硫化；在电子零件组装焊接时加强元器件与焊点的结合力及通导传递能力。
本次主要介绍①无铅喷锡、②沉银、③OSP、④沉金工艺。
无铅喷锡工艺流程：
热风整平又称喷锡，将电路板浸入熔融的焊料中，再利用热风将印制板表面及金属化孔内的多余焊料吹掉，从而得一个平滑、均匀光亮的焊料涂覆层—锡；无铅喷锡（含铅小于0.1%）
沉银工艺流程：
银是一种白色、柔软易延展且可锻铸的金属元素，其在任何物质上皆具有最佳的热力及电传导性；银可轻易的被溶解成离子溶液镀于需覆盖银金属的物质表层，浸镀银制程便是作为电路板得到银金属的方式，板面沉积的银厚仅约为0.1-0.5um
OSP工艺流程：
有机保焊剂（简称OSP）的功能就是在绿油后的裸铜待焊面上进行涂布处理，并在铜面上长成一层有机铜错化物的皮膜。
沉金工艺流程：
在绿油后的裸铜待焊面上进行化学处理，使铜面上长成一层薄金，金纯度99.99%，硬度低于80 Knoop，密度19.3g/cm2。
无铅喷锡工艺简介
五.无铅喷锡工艺控制要点.
(以垂直无铅喷锡为对象) 垂直喷锡机主要参数 喷锡机锡缸温度的恒温性 锡缸焊料的成份控制 锡厚
•垂直喷锡机主要参数
-------------板厚和层数
板上升速度--------------风刀与板间距-----------------------
-------------风刀角度 -------------风刀气压和温度
Time
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试方法
Heating Plate
Stainless Steel Coupons
Heating Plate
Solder
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试方法
X-Ray Analysis
Solder
Stainless Steel
•不同的合金对锡缸的腐蚀
测试结果
%Tin Detected on Stainless Steel Surface After 90 Minutes at 600°C*
无铅喷锡对助焊剂的要求较高,所以选用助焊剂时应充 分考虑助焊剂活性,热稳定性,易清洗性,挥发性,烟雾,以 及粘度等特性.
2.无铅喷锡一般参数
锡槽温度 : 260 度—275度 热风温度 : 300度—400度 总气压: 6bar---8bar,最好>7bar 风刀压力: 2----6bar 风刀角度 : 根据机器不同，有所差别 浸锡时间 : 2—6秒或2—3秒连喷2次(在生产中根
浸锡时间---------------------
--------------锡缸温度
•垂直喷锡机主要参数
Printed Circuit Board
Material
Dip Time (dependent on board
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浅谈水平无铅喷锡工艺
Mascon高级销售服务工程师李光华
简介
我自95年入PCB行业以来一直都服务水平喷锡工艺,对水平喷锡的工艺非常了解,因环保问题欧美在2006.01.01及我国在2010年全面禁含有铅的PCB产品,所以国内大型的PCB厂都在计划使用无铅喷锡..Mascon 公司是专业代理无铅的材料和设备,下面我来阐述水平无铅喷锡工艺.
设备
Mascon代理的英国生产的Cemco系列机型（CemcoC、CemcoD）
物料
Mascon代理的.Polaris(百利牌)T-995锡银、T-993锡铜合金锡巴.
Mascon代理的.Polaris(百利牌)F-200-EL Horizontal Solder Leveling Flux.
Mascon代理的.Polaris(百利牌)O-300-EL Horizontal OIL
设备简介
Cemco公司是英国专业制造水平喷锡机的公司,他们在制造其它机型的基础上累积了30年的经验设计制造出新一代的水平喷锡机Alchemy机型.Cemco Alchemy水平喷锡机是一种带触摸屏电脑全自动化控制的机器,该机操作简单,保养方便快捷省时,且保证有97%的一次性的合格率.Cemco机是目前能够作无铅喷锡的水平喷锡机,在德国有工厂用该机型开始大批量生产无铅板子.在国内,Mascon为惠亚、德丽、依顿等大型线路板厂作了一些无铅试板,这些板经过各公司分析都能满足他们的要求.
物料简介
1)T-995锡银合金Sn99.5%/Ag0.5%T-993锡铜合金Sn99.3%/Cu0.7%
F-200-EL松香是专门为CemcoAlchemy机研发出来水溶性的低酸无铅喷锡助焊剂,其低酸性的材料对机器的腐蚀非常低,并且能有效地清洁板子铜表面的杂质来降低板面的离子污染.
F-200-EL松香的物理特性
3)O-300-EL高温油是专门为CemcoAlchemy机研发出来的一种承受高温无铅合金长S寿命高清洁润滑油,其烟雾少,能有效的抑制锡渣、碳化物的产生,使用寿命达到96小时.
O-300-EL高温油的物理特性
机器性能
1)生产板面积最小230mm X 152mm,板子对角线270mm.
最大610mm X762mm.
在45度角能生产458mm X 610mm或更小的板子.
2)生产板厚度可以生产0.25mm---6.35mm的板子.
3)生产速度最快可达到17m/min.
4)锡面厚度根据客户试板的测量数据表明,PAD及IC位的锡厚都可以达到要求.
工艺流程
前处理预热爱上松香浸锡风刀水洗烘干
无铅制程与有铅制程的工业流程基本上差不多,只是在浸锡的时候与有铅制程有分别,其锡的熔点与浸锡时间与生产温度都不同.
1)温度参数
2)比较温度在260℃时的特性
63/37Sn-0.7Cu+Ni
时间
0.1sec0.47sec1.0sec
无铅产品的优点
可焊性及硬度好.
储藏时间长,条件好能储藏2-3年.
工艺简单,不合格品可以返喷.
成本低、污染少.
无铅合金控制铜离子的方法
因Sn/Cu的密度低,用传统的漂铜方法无法捞出铜渣,只需补充0.6-0.85的Sn/Ni合金来稀释锡缸中的铜含量.。