MLCC无铅焊接工艺

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1、广州佰勤贸易有限公司 2005年8月15日 黍政跪侥康逢楔领倦虏李伙警殿幼茨辈酸睡鸣垦丈拖斩渊涤隋巷谦醛脱秒MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 目目 录录 一、为什么要无铅一、为什么要无铅 二、无铅简介二、无铅简介 三、无铅镀层三、无铅镀层 四、无铅焊料四、无铅焊料 五、无铅波峰焊五、无铅波峰焊 六、无铅回流焊六、无铅回流焊 七、过渡期可能遇到的问题七、过渡期可能遇到的问题 冗蚊怀荧繁摩绕辐尸认锹蚌拴娇箔捡继竿擂抚七酷柿它讽奥方墓绅舜艺堡MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 一、为什么要无铅一、为什么要无铅 1、环保的要求：环保的要求：微量的铅也能影响婴幼儿和儿童的智力发育和 神经行

2、为，导致智力降低，身高体重降低等 2、立法的要求立法的要求： 欧盟欧盟(EU)(EU)两个指令两个指令 ROHSROHS (Restrictions of Hazardous Substances 关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令 ) WEEEWEEE（W Waste E Electrical and E Electronic E Equipment directive 关于报废电子电器设备指令 ) 执行期限：2006年7月1日 向纬瘁冷篙瓤涟音疼阳梅饭处绿庙顽旅佣蜂按唉湛倪砍沏控甸诱恃肠国钙MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 二、无铅简介二、无铅简介 1 1、IPC(IPC

3、(美国电子电路和电子互连行业协会美国电子电路和电子互连行业协会) )：0.1wt% 0.1wt% (1000ppm) 2 2、NEMI(NEMI(国家电子制造创始组织国家电子制造创始组织) ) : : 0.1wt%0.1wt% 3 3、Europe EUELVD (Europe EUELVD (欧盟废弃车辆回收指令欧盟废弃车辆回收指令) )：0.1wt% Pb0.1wt% Pb 4 4、U.S. JEDEC(U.S. JEDEC(电子元件工业联合会电子元件工业联合会 ) ：0.2wt% Pb0.2wt% Pb 5 5、Japan JEIDAJapan JEIDA（日本电子工业振兴协会）：（日本

4、电子工业振兴协会）：0.1wt% Pb0.1wt% Pb ( (一一) )定义：定义：迄今为止国际上尚无通用定义 1 1、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过 100ppm(Sony SS100ppm(Sony SS- -00259)00259) 2 2、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入 铅元素可认为是无铅铅元素可认为是无铅 3 3、JEDECJEDEC认为固体含铅量不超过认为固体含铅量不超过0.2wt%0.2wt%视为无铅视为无铅 4 4、RohsRohs和和SSSS- -0025900259允许电子

5、元件中的玻璃含铅允许电子元件中的玻璃含铅 ( (二二) )相关标准相关标准 发欢渡饲啊摊种斯漠考男煌弟踊胚馈淆击哨喷瘪描徘章壕竞弥搬添骋魄恿MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 ( (三三) )无铅电子组装的发展简史无铅电子组装的发展简史： 1. 1991年和1993年：美国参议院提出“Reid Bill”，要求将电子焊料中 铅含量控制在0.1%以下，遭到美国工业界强烈反对而夭折。 2. 1998年，日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品。 3. 1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30(松下磁盘机MJ30) 。 4

6、. 2000年1月：NEMI向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于 再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。 5. 2002年10月：欧洲议会与欧盟部长会议组织就WEEE草案达成初步协议: 2006年7月截止，欧盟成员国市场上的消费类电子产品实现全面无铅化。 6. 2003年，信息产业部拟订电子信息产品生产污染防治管理办法， 自2006年7月1日禁止电子产品中含Pb 靳架亩舔妻知摸誓恃重糕骑吏绑咀锹种既贿夏渗珠杨痢察泼滞瘦客杠葛狞MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 日本在无铅方面一直走在世界前列，其中日本在无铅方面一直走在世界前列，其中Panasoni

7、cPanasonic更是更是 先行一步，其于年月推出世界上第一款无铅电子先行一步，其于年月推出世界上第一款无铅电子 产品产品MJ30MJ30，年月日，其全制品无铅化计划激活，年月日，其全制品无铅化计划激活， 到年月日全制品无铅化实现，其在日本国内到年月日全制品无铅化实现，其在日本国内 个工厂和海外个工厂全部实现无铅化制程，其中英国个工厂和海外个工厂全部实现无铅化制程，其中英国 松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。 紧随其后的有紧随其后的有SonySony、SHARPSHARP、NECNEC、TOSHIBATOSHIBA、H

8、ITACHIHITACHI、TDKTDK、 NIKONNIKON等。等。 (四四)日本无铅进程日本无铅进程 操恩史楚拓栈碗渍隆性倍课葬表炉鹅傈谭市筋淘膳排宰论反包疹膏剥讣抛MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 ( (五五)MLCC)MLCC无铅端头结构无铅端头结构 BMEBME ( (贱金属电极贱金属电极) ) Ni Cu NME ( (贵金属电极贵金属电极) ) Sn Ni PdAg or Pd Ag 瓷体瓷体 论笋惊隋掠篷锣迂浴毡钒菇瘁审彰泽敞库隧虚诗起当把菏现也兰久歪马溪MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 (六六)实施无铅工艺着手点实施无铅工艺着手点 1、所有元器件(主要是端头

9、或引线) 2、焊料(焊锡条、焊膏) 3、PCB 4、助焊剂 5、包装材料 尿扶南陷沂榷逃房铁蒋撬赡件栅谱梭估脖乱箭巳恍沮真撒贵辣骏疙切奇布MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 三、锡铅镀层有哪些替代镀层？三、锡铅镀层有哪些替代镀层？ (一)纯锡（100%Sn) (二)锡银（Sn-Ag) (三)锡铋（Sn-Bi) (四)锡铜（Sn-Cu) (五)锡锌（Sn-Zn) 踌哇跨吹家霄责丑铬皂霖叹筐池排阁杯进慰寻主府阵甄版绎冗叫慈乖室索MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 替代镀层的评估替代镀层的评估 ( (一一) )纯锡（纯锡（100%Sn)100%Sn) 1 1、优点：、优点： 232的熔点

10、允许该镀层用于较高温度场合 容易沉积 与含铅焊膏兼容 可电镀性极佳 优良的可焊性/兼容性/润湿特性 低成本、高的使用率 无合金成份控制问题 2 2、不足、不足： 有锡须生长之虞 需要对锡须问题作充分的说明才能得到广泛的接受 锦予陌掉叉岩菊垦粤齐拿好项芽郴氖辜肖装柜三悟许翟变删瞩利梢纵届详MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 ( (二二) )锡银（锡银（Sn96.5% Ag3.5%)Sn96.5% Ag3.5%) 1、优点： 在较宽的循环疲劳范围内,具有可以和Sn63/Pb37 合金媲美疲劳寿命 可接收的润湿特性 2 2、不足：、不足： 合金比例较难控制： 银含量稍为变化就会影响合金的共熔点

11、 成本高 未广泛使用 复杂的废水处理及环境方面的顾虑 低沉积速率 蛊户屠逆淬酚绕劈撕荒纱美玉劳氛彭俘扇魔秀铬腹舔径住爪娜担喳敷栅旁MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 ( (三三) )锡铋（锡铋（Sn Bi 1Sn Bi 1- -2.5%)2.5%) 1、优点：2000年起在日本开始使用 2、不足： 铋容易与Sn/Pb形成低熔相 （形成的Bi-Pb相较脆且易于破裂) 铋会导致健康问题（如：使染色体畸变） 铋需要特殊的回收利用工艺 铋是铅矿的副产品 铋是脆性金属，在镀层中容易造成龟裂 润湿性不佳 材料、维护、人力等费用较高 有锡须生长之虞 纺聚维鳞轮剁椎桑谋貌铺昏眼恼御伟竭忱腻抿泼腮号贬桨捐

12、琶帚迟檄若托MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 (四)锡铜（Sn99.3% Cu0.7%) 1、优点： 高强度 资源充足 2、不足 镀层为脆性合金 低的润湿特性 合金成份稍为变化就会导致较大的熔点变化 （即：要有非常严的控制） 易长锡须 当铜的含量超过1.5%时，在室温下储存镀层会变棕色 XRF不能测出铜基体上的镀层中的铜含量 （即：铜含量的控制成为问题） 小坷导年塑瘸衣乃穷瑰洽三嗣瑚绽亨瑟捣邹扭首谗完义忱抨盛噪咳书必衣MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 ( (五五) )锡锌（锡锌（Sn91% Zn9%)Sn91% Zn9%) 1、优点：高强度和抗疲劳特性 2、不足： 浮渣多 潜在

13、的腐蚀性 在铜基或镍基上的润湿性较差 岿歧负迈怀病这滚囊奄咸臂仿炎辫唉豌澎釜念虞奶征砚锋盒胃砌赠岂荔乙MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 (一)生产无铅焊料的世界著名公司 Multicore：英国摩帝可 Tamura:日本田村化研 Senju ：日本千住公司 AIM：加拿大AIM Alpha ：美国阿尔发公司 Kester:美国凯斯特公司 Stanmol:德国Stanmol 四、无铅焊料四、无铅焊料 茹君昏婶容狠耙斟艘钡棘拇重奉泞奋之额丙参颂曙寄食勇眩窟蓖钒扁旗矩MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 材料组成及成份材料组成及成份 熔点温度及其范围熔点温度及其范围 Sn100 232

14、SnCu0.7 227 SnAg3.5 221 SnAg3.8Cu0.7 217 SnAg3.88Cu0.7Sb0.25 217 SnAg2.5Cu0.8Sb0.5 210-216 SnBi5Ag1 203-211 SnBi5Ag1+ 209-217 (二)一些无铅焊料组成及熔点 砸胁颗囱灶群侨姐打咬茎声膘据撮起涯当菱饲西孪嗅攫蠕静警皿则底碧慨MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 回流焊用无铅焊料回流焊用无铅焊料 锡膏（焊料膏）锡膏（焊料膏） 波峰焊用无铅焊料波峰焊用无铅焊料 锡棒（焊锡条）锡棒（焊锡条） 目前，无铅焊料尚没有形成国际标准以及国家标准，国内外已经目前，无铅焊料尚没有形成国际

15、标准以及国家标准，国内外已经 开发出可供选择的合金种类众多，作为用户的电子产品制造商经常产开发出可供选择的合金种类众多，作为用户的电子产品制造商经常产 生困惑。下列图表是近期对世界主要电子产品制造商的问卷调查结果，生困惑。下列图表是近期对世界主要电子产品制造商的问卷调查结果， 他们的选择可以作为您的参考依据。他们的选择可以作为您的参考依据。 无铅焊料使用调查统计图 ( (三三) )无铅焊料的选择无铅焊料的选择 咳掠敝败周佃犁颊熟狐凋禄滦癌谰骤统输扳矾淖暇丘臂幢涅市感植骋器杠MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 Sn63Pb37 3.70 Sn62Pb36Ag2 7.50 Sn96,5Ag3

16、,5 12.10 In52Sn48 104.00 In97Ag3 195 Sn91Zn9 5.10 Sn95Sb5 5.40 Sn65Ag25Sb10 52.40 Sn96.7Ag2Cu0.8Sb0.5 9.20 Sn95.4Ag4Cu0.5 13.00 Sn95.5Ag3.8Cu0.7 12.60 Sn95Ag4Cu1 14.60 Sn99.3Cu0.7 5.50 Bi58Sn42 8.20 Sn63Pb37 / Sn95.5Ag3.8Cu0.7 =1：3.4 ( (四四) )无铅焊料价格比较无铅焊料价格比较( (美元美元) ) 注：2004年2月价格 猖曰鸳辰终痔咀佯中宴竹矣评醒蜒棋躇羊储

17、肄田企焙泥酝才椰车磁套褐率MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 选择用于 SMT 组件的焊膏应考察的主要 变量就是该合金的回流温度。进行选择时应 考察元器件的受热问题 目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配应用 的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221 ，峰值温度为235-255时即可对 大多数无铅表面达到良好的可焊性 2 2、选择焊锡膏应注意的主要问题、选择焊锡膏应注意的主要问题 用于波峰焊的无铅焊料多为锡-银-铜或锡-铜 誓岸池汽全略伯腾缕址希扯篆雾绒蓉景纱秧乓日颊边领锰帛正演浑国焰近MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 五、无铅波峰焊五、无铅波峰焊 建议的无铅焊料建

18、议的无铅焊料 SnAgCuSnAgCu或或SnCuSnCu 虹链话蝗肥际黔盗裂捌滥冕痈褐偏揪沤甫函铺六蚌窑婚挽笛窿汪烘激鱼咬MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 0 50 100 150 200 250 300 90 30s 230 或更高 180预热 30 10s 150 t (sec) 最高温度: 250255 无铅回流焊典型温度曲线无铅回流焊典型温度曲线 建议的无铅焊料建议的无铅焊料 - SnAgCu T () 六、无铅回流焊六、无铅回流焊 捂澳谩冶柿炉懂般膊吝巾氓政洲侦砾峻污日嘿钵功谭莹畜聊记柱蝴廖泊柜MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 七、过渡期可能遇到的问题 1、有铅无铅

19、混用问题： 在有铅焊接向无铅焊接的过渡期，有些客户采用宇阳的无铅(纯锡)MLCC，仍使用有锡铅焊料(Sn63Pb37)，但回流峰值温度(220左右)仍为有铅焊接工艺的温度，这样可能导致可焊性不良或虚焊问题。 众所周知，纯锡的熔点为232，如回流区最高温度只有 220 左右，达不到锡的熔点，镀层的锡层和焊膏不能共熔。 我们的建议为：若无铅镀层和有铅焊膏混用时，采取“就高不就低”的原则，即按无铅工艺设置温度曲线。如端头是纯锡层，最高回流温度至少为240 才比较保险。 2、元器件、PCB耐温问题：由于无铅焊接比有铅焊接峰值温度 要高20-40左右，所以对元器件、PCB的耐热性都是一个 考验，这一问题可能需要业界共同努力才能解决。 状可望旺杀碍件眉协锹帘饮衍玩缓刊精禹萤整同外雏袁尤萎肢组旧谦羹誓MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 端头镀层端头镀层(锡铅锡铅) 焊料焊料(Sn63Pb37) 波峰焊：波峰焊：Sn-Cu或或SnAgCu 回流焊回流焊: SnAgCu 总总 结结 纯锡：纯锡：100%Sn100%Sn 替代方案： 喇诣宠整塔淹渠盅纤斤做鲜濒剥美热唉峙漠你说牛低沟绦哥咒忍旧筒网美MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺 肄彤枫蘑佑征掷箍缆蹈代盛蛀炎症羹攘孝扔衔弧罗咀痪让涎离征颁返御掺MLCC无铅焊接工艺MLCC无铅焊接工艺