PCBA无铅制程简介.ppt

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1、PCBA PCBA 無鉛制程簡介無鉛制程簡介PCBA PCE1.PCBA制造處中的無鉛制程現狀2.無鉛制程中的材料的確定3.制程參數的確定4.無鉛制程與有鉛制程的差異5.無鉛制程焊接信賴性評價6.無鉛制程中的案例分析7.无铅制程还需解决的问题內容項目內容項目 PCBA PCBA無鉛產品分布柱狀圖無鉛產品分布柱狀圖無鉛材料的確認無鉛材料的確認PCBPCB（表面基材）表面基材）1.OSP 層2.鍍Ag 層3.鍍Au 層4.噴Sn 層4Sn95 Sb5 (232-240 C)4Sn97 Cu2.0 Sb0.8 Ag0.2(226-228 oC)4Sn99.3 Cu0.7(227 oC)4Sn96.5

2、 Ag3.5 (221 oC)4Sn96.5 Ag3.0 Cu0.5 Sn96.5 Ag3.0 Cu0.5(217(217 o oC C-221-221 o oC C)4Sn96.2 Ag2.5 Cu0.8 Sb0.5(213-218 oC)4Sn91.8 Ag3.4 Bi4.8(202-215 oC)4Sn42 Bi58(138 oC)無鉛材料的確認無鉛材料的確認Lead free solder paste alloy&melting pointLead free solder paste alloy&melting pointLead and Lead-free SoldersLead a

3、nd Lead-free SoldersSMT Compatibility RankingSMT Compatibility RankingSnSn/Pb Pb(best)(best)SnSn/Ag/Cu/Ag/CuSnSn/Ag/Bi,/Ag/Bi,SnSn/Bi,/Bi,SnSn/Ag/Cu/Ag/Cu/SbSb,SnSn/SbSbSnSn/Ag/AgSnSn/Zn/Bi(poorest)/Zn/Bi(poorest)BestBestPoorestPoorest1.無鉛焊錫熔融溫度較有鉛焊錫合金約高302.無鉛對應的Reflow爐溫差T5以內3.焊錫潤展性差,殘留物多4.冷卻緩慢焊點表面易

4、產生凹凸 無鉛無鉛與有鉛製程差異與有鉛製程差異Reflow parameterReflow parameter Lead free Reflow parameterSn96.5Ag3Cu0.5Peak temp:230250 C60120 S2 C2 C3090 SReflow Temp.3 3 Wave solder parameter Wave solder parameterWe use current solder bar and W/S machine for this build,and change some parameter list below;對回流焊的影響對回流焊的影響

5、1.回流最低溫度為2300C，比含鉛溫度高300C.2.因元器件影響，最高溫度范圍變窄.3.溫度要求控制更加嚴格.4.焊點的潤濕性變差，需要氮氣保護.5.元器件的耐熱性需提高.對波峰焊的影響對波峰焊的影響1.制程窗口變小.嚴格控制PCB變形量.嚴格控制PCB非焊接面的溫度.嚴格控制錫峰高度和寬度.2.需要氮氣 提高PCB及元件的濕潤性 增加錫峰表面張力.減少錫渣的產生.評價項目評價項目有鉛有鉛無鉛無鉛Type1Type1無鉛無鉛Type2Type2延展性延展性(試錫線試錫線)100%60%60%潤濕性潤濕性 (切片切片)BGA:OKQFP:OKOrdinary CR:OKBGA:OKQFP:O

6、KOrdinary CR:OKBGA:OKQFP:OKOrdinary CR:OK溫度循環溫度循環OKOKOK高溫保存高溫保存OKOKOK焊點金相焊點金相OKOKOK剪力測試剪力測試CHIP:AVG=1.985kg.fCHIP:AVG=2.00 kg.fCHIP:AVG=1.88kg.f拉拔測試拉拔測試QFP:AVG=1.255kg.fCONN.:AVG=3.942kg.fCHIP:AVG=2.48 kg.fQFP:AVG=1.325kg.fCONN.:AVG=3.889 kg.fCHIP:AVG=3.415 kg.fQFP:AVG=1.245kg.fCONN.:AVG=3.876kg.fCH

7、IP:AVG=3.442 kg.f焊接信賴性評價焊接信賴性評價BGABGABGABGA電容電容電容電容QFPQFPQFPQFP電阻電阻電阻電阻無鉛焊錫無鉛焊錫CROSS SECTIONCROSS SECTION無鉛制程切換中的案例分析無鉛制程切換中的案例分析 -有鉛制程用無鉛元件有鉛制程用無鉛元件问题描述：Apple Q98 上的Diode Array无铅零件，但整个制程是有铅的，造成零件焊脚拒焊，不良率为12%.焊接焊接NGNG無鉛制程切換中的案例分析無鉛制程切換中的案例分析 -有鉛制程用無鉛元件有鉛制程用無鉛元件解决方案：在确认所有电子零件的温度SPEC.后，将peak温度升高至2350C

8、,同时配合氮气的保护,不良降到0.07%内.焊接焊接OKOK無鉛制程中的案例分析無鉛制程中的案例分析 -锡须的产生應力。溫度。材料適合否。結晶配置。薄的Sn鍍層(8m)。鍍層晶粒尺寸 18m較不會發生 無鉛制程中的案例分析無鉛制程中的案例分析 -锡须的产生锡须的产生無鉛制程中的案例分析無鉛制程中的案例分析 -锡须的产生锡须的产生解决方案探討：1.在Sn和Cu之間加一層Ni.Ni層的厚度在0.22um,以減少錫須產生的路徑.2.氮氣制程有助於減少錫須的產生.3.在1500C基板的烘烤,有助於減少錫須的形成.4.較大顆粒的Sn粉也對減少錫須有所幫助.现存的主要问题现存的主要问题 1.在240-250C 温度下回流对元器件的影响高温对元器件功能及可靠性的影响 2.元器件引脚的金属化与不同焊料的兼容性及浸润性3.对无铅焊料的经验及焊点的长期可靠性4.錫須問題的再深入探究，能從根本上解決此問題.THE ENDTHE ENDThank you!Thank you!