無(wú)鉛制程特別詳解

1、無(wú)鉛焊料技術(shù)無(wú)鉛焊料技術(shù)討論會(huì)教材討論會(huì)教材序序言言 松下電器集團(tuán)松下電器集團(tuán), , 作為指向與地球共存的工作作為指向與地球共存的工作, 2002, 2002年度比世界早一步推進(jìn)對(duì)全商品導(dǎo)入無(wú)鉛年度比世界早一步推進(jìn)對(duì)全商品導(dǎo)入無(wú)鉛焊料。首先為了集中全力有效地完成目標(biāo)焊料。首先為了集中全力有效地完成目標(biāo), , 進(jìn)一步為了把它的實(shí)際知識(shí)廣泛普及展開(kāi)于世界進(jìn)一步為了把它的實(shí)際知識(shí)廣泛普及展開(kāi)于世界, , 開(kāi)開(kāi)設(shè)學(xué)習(xí)設(shè)學(xué)習(xí), , 實(shí)證的場(chǎng)所的實(shí)證的場(chǎng)所的“技術(shù)學(xué)校技術(shù)學(xué)?！薄?有五千年歷史的錫鉛共晶焊料使用于所有電子機(jī)器有五千年歷史的錫鉛共晶焊料使用于所有電子機(jī)器, , 支持了今天的驚人的進(jìn)展。并且成

2、為關(guān)支持了今天的驚人的進(jìn)展。并且成為關(guān)于一切安裝的準(zhǔn)則。于一切安裝的準(zhǔn)則。 正因?yàn)槿绱苏驗(yàn)槿绱? , 不含鉛的焊料的開(kāi)發(fā)實(shí)用化是不含鉛的焊料的開(kāi)發(fā)實(shí)用化是, , 相當(dāng)于改造制造工作的歷史相當(dāng)于改造制造工作的歷史, , 所以全世界的所以全世界的“產(chǎn)官學(xué)產(chǎn)官學(xué)”都致力于這工作。還有都致力于這工作。還有, , 代表性的無(wú)鉛焊料代表性的無(wú)鉛焊料, , 具有熔點(diǎn)高具有熔點(diǎn)高, , 易于氧化等的特性易于氧化等的特性, , 比錫比錫鉛焊料要求嚴(yán)峻的制造條件鉛焊料要求嚴(yán)峻的制造條件, , 質(zhì)量管理。質(zhì)量管理。 可是可是, , 本公司的先行事例中的很多事例本公司的先行事例中的很多事例, , 通過(guò)綜合地重新考慮

3、從工作方法至制造的制造工作通過(guò)綜合地重新考慮從工作方法至制造的制造工作, , 全力以赴全力以赴, , 反為提高了質(zhì)量。本校的目標(biāo)是反為提高了質(zhì)量。本校的目標(biāo)是, , 通過(guò)活用通過(guò)活用, , 進(jìn)化這工作態(tài)度進(jìn)化這工作態(tài)度, , 實(shí)際知識(shí)實(shí)際知識(shí), , 有效地解有效地解決無(wú)鉛焊料的課題決無(wú)鉛焊料的課題, , 并且謀求強(qiáng)化制造工作。并且謀求強(qiáng)化制造工作。 無(wú)鉛焊料技術(shù)以安裝技術(shù)為基礎(chǔ)、無(wú)鉛焊料技術(shù)以安裝技術(shù)為基礎(chǔ)、 由固有的材料由固有的材料, , 工作法工作法, , 設(shè)備設(shè)備, , 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì), , 質(zhì)量管理等的綜質(zhì)量管理等的綜合的技術(shù)構(gòu)成。而且在技術(shù)上有未確立合的技術(shù)構(gòu)成。而且在技術(shù)上有未確立, ,

4、 日新月異的一面。因此日新月異的一面。因此, , 本校注力于創(chuàng)造不只從事直接本校注力于創(chuàng)造不只從事直接導(dǎo)入導(dǎo)入, , 安裝的技術(shù)安裝的技術(shù), , 制造有關(guān)人員制造有關(guān)人員, , 連設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)連設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā), , 質(zhì)量管理質(zhì)量管理, , 資材資材, , 服務(wù)及其他所有有關(guān)專門領(lǐng)服務(wù)及其他所有有關(guān)專門領(lǐng)域域, , 職責(zé)的人員都能夠活用的課程和教材。職責(zé)的人員都能夠活用的課程和教材。 我們希望各位通過(guò)對(duì)無(wú)鉛焊料導(dǎo)入我們希望各位通過(guò)對(duì)無(wú)鉛焊料導(dǎo)入, , 體系地體系地, , 實(shí)踐地學(xué)習(xí)實(shí)踐地學(xué)習(xí), , 實(shí)習(xí)從必需的基礎(chǔ)至專門知識(shí)實(shí)習(xí)從必需的基礎(chǔ)至專門知識(shí), , 應(yīng)用事例應(yīng)用事例, , 有益于推進(jìn)導(dǎo)入有益于推進(jìn)

5、導(dǎo)入, , 強(qiáng)化制造工作。強(qiáng)化制造工作。討論會(huì)教材討論會(huì)教材 目次目次第第1 1章章 無(wú)鉛焊料概要無(wú)鉛焊料概要 無(wú)鉛焊料是什么無(wú)鉛焊料是什么? ? 為什么要無(wú)鉛焊料為什么要無(wú)鉛焊料? ? 松下電器的工作松下電器的工作第第2 2章章焊接的基礎(chǔ)焊接的基礎(chǔ) 焊接的機(jī)制焊接的機(jī)制 焊接工序焊接工序, , 不妥不妥第第3 3章章 無(wú)鉛焊料的導(dǎo)入步驟和工作無(wú)鉛焊料的導(dǎo)入步驟和工作 導(dǎo)入步驟導(dǎo)入步驟 焊料選定焊料選定 基板設(shè)計(jì)基板設(shè)計(jì) 零件選定零件選定 材料工序材料工序第第4 4章章 浸流工序浸流工序第第5 5章章 軟熔工序軟熔工序第第6 6章章軟熔浸流混載工序軟熔浸流混載工序第第7 7章章 局部加熱工序局

6、部加熱工序第第8 8章章 質(zhì)量質(zhì)量可靠性可靠性評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法課題解決演習(xí)課題解決演習(xí)現(xiàn)行焊料現(xiàn)行焊料錫錫( (Sn)Sn)鉛鉛(37(37Pb)Pb)使用于全電子機(jī)器使用于全電子機(jī)器無(wú)鉛無(wú)鉛( (Pb)Pb)焊料焊料錫錫( (Sn)Sn)無(wú)害金屬無(wú)害金屬20022002年度年度 全世界、全商品全世界、全商品不含鉛焊料不含鉛焊料無(wú)鉛焊料是什么無(wú)鉛焊料是什么? ?鉛(Pb)的含量(質(zhì)量%)如下的叫無(wú)鉛焊料。系Pb含有質(zhì)量%ISO9453軟焊料合金JIS Z 3282焊料組成Pb含有質(zhì)量%組成Sn-5Sb0.10Sn-3.5AgSn-3AgSn-4Ag0.10Sn-50InSn-57BiSn-1C

7、uSn-3Cu0.10Sn-BiSn-CuSn-5SbSn-58BiSn-In0.100.100.100.050.100.100.05Sn-AgSn-Sb為什么要無(wú)鉛焊料為什么要無(wú)鉛焊料對(duì)人體的影響對(duì)人體的影響對(duì)生態(tài)系的影響對(duì)生態(tài)系的影響酸性雨廢棄印刷基板被鉛污染的地下水土壤廢棄物 溶出鉛粉碎, 填拓含鉛焊料的有害性含鉛焊料的有害性日本國(guó)內(nèi)外的動(dòng)向日本國(guó)內(nèi)外的動(dòng)向焊料所含的鉛雖為全使用量的焊料所含的鉛雖為全使用量的1%1%弱弱(3(3萬(wàn)萬(wàn)5 5百萬(wàn)噸百萬(wàn)噸), ), 而有廣泛擴(kuò)散的可能性而有廣泛擴(kuò)散的可能性, , 難于完全回收。由于環(huán)境污染難于完全回收。由于環(huán)境污染, , 憂慮鉛中毒等對(duì)人體的

8、影響。憂慮鉛中毒等對(duì)人體的影響。 向高循環(huán)化社會(huì)移行。通過(guò)廢棄物處理法向高循環(huán)化社會(huì)移行。通過(guò)廢棄物處理法, , 水質(zhì)污濁防止法強(qiáng)化規(guī)制水質(zhì)污濁防止法強(qiáng)化規(guī)制 歐洲正在審議包括禁止使用電子機(jī)器中的鉛的法案歐洲正在審議包括禁止使用電子機(jī)器中的鉛的法案( (提議提前到提議提前到20062006年年) ) 松下電器比世界早一步發(fā)表于松下電器比世界早一步發(fā)表于20022002年度全商品導(dǎo)入。同業(yè)其他公司急起直追。年度全商品導(dǎo)入。同業(yè)其他公司急起直追。20022002年度年度20012001200020001998199819941994世界首次 227227210210206206218218熔點(diǎn)熔點(diǎn)

9、 183183197197軟熔工序浸流工序無(wú)鉛焊料材料固定錄像機(jī)頭帶耳機(jī)立體聲DVC吸塵器世界最初的世界最初的浸流工序浸流工序電視機(jī)汽車音響筆記本電腦手提MD 世界最初的世界最初的軟熔工序軟熔工序130130商品商品(2200(2200萬(wàn)臺(tái)萬(wàn)臺(tái)) )1616商品商品(6(6百萬(wàn)臺(tái)百萬(wàn)臺(tái)) )3 3商品商品1 1商品商品無(wú)鉛焊料導(dǎo)入商品無(wú)鉛焊料導(dǎo)入商品( (累計(jì)累計(jì)) )Sn-CuSn-CuSn-Ag-CuSn-Ag-CuSn-Ag-Bi-InSn-Ag-Bi-InSn-Zn-BiSn-Zn-Bi現(xiàn)行品Sn-Pb19991999無(wú)鉛焊料技術(shù)工作組無(wú)鉛焊料技術(shù)工作組全公司導(dǎo)入推進(jìn)活動(dòng)全公司導(dǎo)入推進(jìn)

10、活動(dòng)技術(shù)展開(kāi)、實(shí)證活動(dòng)技術(shù)展開(kāi)、實(shí)證活動(dòng)2000/62000/6無(wú)鉛焊料計(jì)劃無(wú)鉛焊料計(jì)劃門真技術(shù)學(xué)校門真技術(shù)學(xué)校MASTECMASTEC藤澤藤澤以松下電器的全力加速解決技術(shù)課題和展開(kāi)技術(shù)以松下電器的全力加速解決技術(shù)課題和展開(kāi)技術(shù), , 結(jié)實(shí)為世界最初的全商品導(dǎo)入結(jié)實(shí)為世界最初的全商品導(dǎo)入松下電器的工作松下電器的工作全全世世界界 全全商商品品展展開(kāi)開(kāi)、松下的無(wú)鉛焊料推進(jìn)體制松下的無(wú)鉛焊料推進(jìn)體制 解決共通課題解決共通課題 導(dǎo)入展開(kāi)導(dǎo)入展開(kāi), , 實(shí)證支援實(shí)證支援專任技術(shù)活動(dòng)專任技術(shù)活動(dòng), , 技術(shù)學(xué)校技術(shù)學(xué)校無(wú)無(wú) 鉛鉛 焊焊 料料 計(jì)計(jì) 劃劃運(yùn)營(yíng)委員會(huì)運(yùn)營(yíng)委員會(huì)推推 進(jìn)進(jìn) 部部 會(huì)會(huì)技技 術(shù)術(shù)

11、部部 會(huì)會(huì)環(huán)環(huán) 境境 會(huì)會(huì) 議議 技術(shù)成果技術(shù)成果, , 事例事例, , 基準(zhǔn)的全公司展開(kāi)基準(zhǔn)的全公司展開(kāi), , 徹底徹底 制定制定, , 推進(jìn)推進(jìn), , 跟蹤導(dǎo)入計(jì)劃跟蹤導(dǎo)入計(jì)劃各公司各公司, , 事業(yè)部事業(yè)部WGWG(Working Group (Working Group 工作小組工作小組) )推進(jìn)活動(dòng)推進(jìn)活動(dòng)與海外公司與海外公司, , 共榮公司共同推進(jìn)共榮公司共同推進(jìn)社長(zhǎng)社長(zhǎng)環(huán)境本部長(zhǎng)環(huán)境本部長(zhǎng)計(jì)劃的活動(dòng)方針和目標(biāo)計(jì)劃的活動(dòng)方針和目標(biāo) 【意圖意圖】 實(shí)現(xiàn)潔凈的商品實(shí)現(xiàn)潔凈的商品, , 工廠工廠( (環(huán)境污染的防患未然和提高形象環(huán)境污染的防患未然和提高形象) ) 占先于占先于EUEU指令

12、指令(2006(2006年禁止使用鉛焊料年禁止使用鉛焊料) )等的法規(guī)制等的法規(guī)制 強(qiáng)化制造力和展開(kāi)創(chuàng)出無(wú)鉛商業(yè)強(qiáng)化制造力和展開(kāi)創(chuàng)出無(wú)鉛商業(yè)公司公司 公司 公司 公司公司以集結(jié)全部力量世界上最先行的工作來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)以集結(jié)全部力量世界上最先行的工作來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)“對(duì)全商品導(dǎo)入無(wú)鉛焊料對(duì)全商品導(dǎo)入無(wú)鉛焊料”和和“強(qiáng)化制造現(xiàn)行以上的質(zhì)量強(qiáng)化制造現(xiàn)行以上的質(zhì)量, , 最短最短L/T(Lead Time L/T(Lead Time 產(chǎn)品設(shè)計(jì)至實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)至實(shí)際投產(chǎn)時(shí)間投產(chǎn)時(shí)間)”)” 知財(cái)推進(jìn)知財(cái)推進(jìn)WGWG技術(shù)開(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)發(fā)WGWG材料采購(gòu)材料采購(gòu)WGWG技術(shù)展開(kāi)技術(shù)展開(kāi)WGWG可靠性評(píng)價(jià)可靠性評(píng)價(jià)WGWG技

13、術(shù)部會(huì)技術(shù)部會(huì)推進(jìn)部會(huì)推進(jìn)部會(huì)關(guān)聯(lián)職能關(guān)聯(lián)職能, , 海外公司海外公司, , 共榮公司共榮公司【活動(dòng)方針活動(dòng)方針】工序?qū)胍?guī)格書(shū)的發(fā)行Sn-Cu焊料浸流工序Sn-Ag-Bi-In焊料軟熔工序Sn-Ag-Cu焊料浸流工序Sn-Ag-Cu焊料軟熔工序Sn-Ag-Cu焊料混載工序Sn-Zn-Bi焊料軟熔工序軟熔溫度仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)焊料再循環(huán)技術(shù)的開(kāi)發(fā)接合質(zhì)量評(píng)價(jià)方針發(fā)行 無(wú)鉛電子零件質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則發(fā)行無(wú)鉛電子零件認(rèn)證登記制度開(kāi)始技術(shù)展開(kāi)促進(jìn)、實(shí)證活動(dòng)技術(shù)展開(kāi)促進(jìn)、實(shí)證活動(dòng)開(kāi)設(shè), 運(yùn)營(yíng)技術(shù)學(xué)校00/9西日本校(門真生技本部)開(kāi)校01/4 新加坡校(MASTEC)開(kāi)校01/11 西日本校擴(kuò)張充實(shí)(南門真遷移

14、)01/12 東日本校(藤澤FC)開(kāi)校02/2開(kāi)始向共榮公司展開(kāi)工序的開(kāi)發(fā)、確立工序的開(kāi)發(fā)、確立質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)化已申請(qǐng) 283件其中9件已請(qǐng)求審查實(shí)施焊料材料許可Sn-Ag-Cu, Sn-Ag-Bi-In知識(shí)產(chǎn)權(quán)的確立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的確立技術(shù)活動(dòng)成果技術(shù)活動(dòng)成果( (實(shí)際知識(shí)實(shí)際知識(shí)) )技術(shù)活動(dòng)成果技術(shù)活動(dòng)成果( (設(shè)備開(kāi)發(fā)、導(dǎo)入設(shè)備開(kāi)發(fā)、導(dǎo)入) ) 軟光束軟光束( (局部焊接局部焊接) )(產(chǎn)業(yè)機(jī)械FA系統(tǒng))AVC茨木導(dǎo)入現(xiàn)在在擴(kuò)大銷售中 焊料再循環(huán)裝置焊料再循環(huán)裝置( (使用芝麻進(jìn)行氧化物分離使用芝麻進(jìn)行氧化物分離) )(AVC公司千住金屬)全世界擴(kuò)大銷售中國(guó)內(nèi)外約60

15、臺(tái)導(dǎo)入 不純物檢查裝置不純物檢查裝置(生產(chǎn)技術(shù)本部環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)研究所、Malcom公司)國(guó)內(nèi)各公司約10臺(tái)導(dǎo)入 浸流焊料厚度測(cè)量傳感器浸流焊料厚度測(cè)量傳感器(生產(chǎn)技術(shù)本部環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)研究所)松下G國(guó)內(nèi)外35生產(chǎn)線展開(kāi) 浸流焊料噴射嘴浸流焊料噴射嘴(生產(chǎn)技術(shù)本部環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)研究所)AVC公司內(nèi)部44臺(tái)導(dǎo)入 均一加熱軟熔裝置均一加熱軟熔裝置RSA、RSN(FA公司松下電工)2002年4月導(dǎo)入開(kāi)始當(dāng)初 COF基板安裝用 推拉試驗(yàn)裝置推拉試驗(yàn)裝置 重復(fù)彎曲試驗(yàn)裝置重復(fù)彎曲試驗(yàn)裝置(生產(chǎn)技術(shù)本部環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)研究所)推拉推拉彎曲彎曲導(dǎo)入實(shí)績(jī)導(dǎo)入實(shí)績(jī)?cè)O(shè)備名設(shè)備名( (聯(lián)系地址聯(lián)系地址) )接合機(jī)械的接合焊接

16、粘結(jié)接合釬焊壓焊熔焊焊接硬釬焊母材不溶釬料的熔點(diǎn)450以下對(duì)接合材料(母材)的接合面間隙, 澆注熔點(diǎn)比母材低的釬料(焊料), 使機(jī)械地,電氣地接合。 焊接的機(jī)制焊接的機(jī)制(1)(1)焊接工序焊接工序 熔化焊料在接合面上濡濕開(kāi) 對(duì)加熱過(guò)的接合面供應(yīng)焊料和焊劑 焊劑還原除去接合面的氧化膜 熔化焊料與基板銅箔及零件電極互相擴(kuò)散, 在界面上形成Cu-Sn合金層 焊料冷卻凝固, 焊接完畢焊料被接合材B被接合材A接合接合 金屬表面 氧化物(O)焊劑焊劑氫離子(H+)水蒸氣(H2O)金屬(Cu, 焊料等)鹵素鹽, 金屬皂有機(jī)酸離子 鹵素離子焊料焊料焊接區(qū)(Cu)焊劑焊劑好的焊接是什么好的焊接是什么1. 1.

17、 熔化焊料與母材融合得好熔化焊料與母材融合得好。2. 2. 由于焊料的毛細(xì)管現(xiàn)象易于浸透。由于焊料的毛細(xì)管現(xiàn)象易于浸透。3. 3. 接合面機(jī)械地穩(wěn)定。接合面機(jī)械地穩(wěn)定。 濡濕性濡濕性界面合金層界面合金層焊接的機(jī)制焊接的機(jī)制(2)(2)所謂濡濕是在接合界面形成合金層。所謂濡濕是在接合界面形成合金層。 (1) 母材, 焊料各各的表面張力(2) 母材與焊料之間的界面張力(3) 焊料與母材的金屬學(xué)的融合性(合金化傾向)(4) 母材的表面狀態(tài)(污垢, 氧化膜等)(5) 焊接作業(yè)條件影響濡濕性的因素接觸角小 接觸角大a)濡濕性佳b)濡濕性不夠所謂界面合金層是所謂界面合金層是, , 熔化焊料與母材的熔化焊料

18、與母材的CuCu互相擴(kuò)散互相擴(kuò)散, , 在接合界面形成在接合界面形成Cu-SnCu-Sn的合金層的合金層 互相擴(kuò)散的模型圖合金層約5m焊料焊接區(qū)焊接區(qū)(Cu)焊料焊劑形成金屬間化合物層是濡濕接合的必需條件, 不過(guò)因?yàn)榛衔飳右话阌捕? 以薄為佳。厚的原因是: 焊接溫度高, 時(shí)間長(zhǎng)。 使用產(chǎn)品時(shí)長(zhǎng)時(shí)間放在高溫下。CuSnD DH HD DD-HD-H1 00%1 00%擴(kuò)散率擴(kuò)散率焊接的機(jī)制焊接的機(jī)制(3)(3)焊劑的作用焊劑的作用1. 在焊接之前由金屬表面除去氧化膜和油脂類減少表面張力。2. 在焊接時(shí)的作業(yè)溫度之下防止再氧化。焊劑焊料絲狀焊料時(shí)成分作用松脂激活劑觸變劑溶劑焊劑橡膠松脂合成松脂

19、鹵素化合物蓖麻油除去氧化物粘合劑除去氧化物觸變性調(diào)整乙二醇系乙醇系溶解固態(tài)分的基礎(chǔ)有機(jī)酸 把焊劑與金屬粉混和成膏狀焊料焊劑焊膏時(shí)焊劑的形態(tài)焊劑的形態(tài)在中空的焊料內(nèi)部包藏焊劑于前工序涂焊劑焊劑焊料棒狀焊料時(shí)稱稱 呼呼含氯量含氯量( (wt%)wt%)特特征征RA(MIL)濡濕性佳, 但如果不洗滌, 后來(lái)有腐蝕的可能性B (JIS)RMA (MIL)濡濕性稍差, 但焊接后不用洗滌A (JIS)1 X 1010絕緣電阻絕緣電阻( ()活性弱活性型型0.510.10.5焊劑的分類焊劑的分類1 X 1011 焊接的機(jī)制焊接的機(jī)制(4)(4)現(xiàn)行的現(xiàn)行的Sn37PbSn37Pb共晶焊料是什么共晶焊料是什么

20、焊料的歷史焊料的歷史 5000年前的青銅器時(shí)代起使用。 在紀(jì)元前300年前的羅馬遺跡, 8世紀(jì)的正倉(cāng)院皇室珍藏品和奈良的大佛也使用。錫62%, 鉛38%的組成,與現(xiàn)在的共晶焊料相同。 用于一切電子機(jī)器的安裝用焊料, 為世界標(biāo)準(zhǔn)。Sn-Pb元共晶, 特長(zhǎng)為1.熔點(diǎn)低, 接合作業(yè)容易。2. 機(jī)械的, 電的性質(zhì)好3. 濡濕性好。接合界面穩(wěn)定。4. 容易修理。5. 低價(jià)格。 Sn-PbSn-Pb狀態(tài)圖狀態(tài)圖焊接的共通工序焊接的共通工序 工序工序釬焊烙鐵(機(jī)械手)局部加熱裝置軟熔爐 供應(yīng)膏狀焊料浸流裝置 (溶化器和浸漬槽) 供應(yīng)棒狀焊料軟熔爐+浸流裝置 供應(yīng)膏狀, 棒狀焊料用途、安裝形態(tài)用途、安裝形態(tài)焊

21、料設(shè)備焊料設(shè)備工序工序涂粘著劑SMD安裝粘著劑硬化基板反轉(zhuǎn)零件插入(C&C)浸流焊接焊料印刷SMD安裝軟熔焊接兩面基板時(shí), 反轉(zhuǎn)后, 重復(fù)上述工序軟熔工序浸流工序局部浸流焊接局部軟熔焊接浸流浸流/ /軟熔軟熔 混載混載浸流浸流 (熔融焊料浸漬)軟熔軟熔 (膏狀焊料加熱)局部加熱少量生產(chǎn), 修理, 單零件及其他弱耐熱零件, 后來(lái)安裝對(duì)應(yīng)及其他手提, 移動(dòng)商品器件等 (數(shù)字控制高頻等)產(chǎn)業(yè)用, 系統(tǒng)商品等 (大規(guī)模CPU復(fù)合控制等)固定式AV, 電化商品等 (電力, 電源操作電路等)單面基板兩面基板兩面基板兩面基板插入零件安裝零件(SMD)插入零件SMDSMDSMD插入零件單面基板單面基板

22、SMD釬焊烙鐵原因原因架橋焊料球不濡濕離開(kāi)裂紋芯片分離氣泡腐蝕遷移設(shè)計(jì)不良, 材料不良, 作業(yè)條件設(shè)定不適, 作業(yè)管理不足運(yùn)輸時(shí)的振動(dòng), 沖擊, 設(shè)想外使用條件機(jī)械的應(yīng)力(振動(dòng), 沖擊, 彎曲, 扭轉(zhuǎn), 載荷), 熱應(yīng)力(高溫, 溫度急變)的持續(xù), 反復(fù)外部氣氛(腐蝕性氣體, 水分.) 經(jīng)時(shí)惡化不妥現(xiàn)象現(xiàn)象出貨前發(fā)現(xiàn)的不妥市場(chǎng)初期不妥外觀不良(架橋, 焊料球, 不濡濕, 紅眼, 氣泡, 芯片分離, 裂紋, 離開(kāi).)裂紋, 剝離腐蝕, 遷移, 金屬須, 裂紋, 剝離焊接不妥的代表事例焊接不妥的代表事例主要原因主要原因不濡濕不濡濕濡濕不足濡濕不足紅眼紅眼 (浸流) (軟熔)焊接面的氧化, 污垢(浸

23、流)噴流與基板的接觸不適當(dāng)(角度, 速度, 時(shí)間)(所謂紅眼指基板的焊接區(qū)上不附著焊料, 看見(jiàn)紅色銅板的狀態(tài))使用活性型的焊劑選擇濡濕性好的焊料防止金屬面的氧化架橋架橋 (浸流) (軟熔)冰柱冰柱 (浸流) 焊膏流出與旁邊連接 由于軟熔時(shí)的急速加熱, 焊膏被焊劑沖走。 (浸流)二次噴流形狀, 基板速度不適當(dāng)。(所謂冰柱指焊料由引線的先端突出成冰柱狀或角狀的狀態(tài))基板焊接區(qū), 印刷掩膜尺寸軟熔溫度曲線設(shè)置虛設(shè)焊接區(qū)焊料成分管理焊料球焊料球 (軟熔) 由于焊膏中的焊劑突然沸騰, 焊膏的吸濕而水蒸氣化使焊料飛散 露出保護(hù)膜上的焊料沒(méi)有去處留下珠球。預(yù)熱條件的適當(dāng)化焊膏的吸濕防止印刷面積的適當(dāng)化芯片分

24、離芯片分離 (軟熔) 由于左右的焊接區(qū)的圓角間表面張力不同(焊料量, 濡濕性)或熔化時(shí)間差, 拉向一方。焊接區(qū)尺寸的適當(dāng)化(使焊料附著量少一點(diǎn))充分的預(yù)熱和防止急加熱提高安裝位置精度防止零件電極的氧化基板面的均一加熱 裂紋裂紋, , 剝離剝離 (浸流) (軟熔) 由于焊料附著不足或高溫狀態(tài)的持續(xù), 對(duì)結(jié)晶粗大化或接合界面合金成長(zhǎng)而變脆的地方, 熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力反復(fù)作用時(shí), 由于金屬疲勞引起破裂或界面剝離。焊料材質(zhì)的選擇適量的焊接條件基板材質(zhì)(熱膨脹系數(shù))不把焊接溫度提得過(guò)高對(duì)策例對(duì)策例不妥現(xiàn)象和有關(guān)工作法不妥現(xiàn)象和有關(guān)工作法焊接不妥原因和對(duì)策焊接不妥原因和對(duì)策(1)(1)離開(kāi)離開(kāi) (浸流) 零

25、件引線鍍層的無(wú)鉛化 縮小基板焊接區(qū)徑減小凝固收縮的影響。 浸流焊接后急冷以防低熔點(diǎn)金屬的移動(dòng)偏析選熔化溫度幅度窄的焊料氣泡氣泡 (浸流) 縮小插入孔徑 浸流的波形狀 焊劑的預(yù)熱 氣體的泄氣孔腐蝕腐蝕 (浸流) (軟熔) 使用弱活性型的焊劑 焊接后的基板洗滌 選定強(qiáng)于腐蝕的焊料材質(zhì)遷移遷移 (浸流) (軟熔) 焊接后的基板洗滌焊料圓角凝固時(shí), 熔點(diǎn)低的Pb和Bi等, 偏析于最后凝固的焊接區(qū)界面, 由于凝固的收縮應(yīng)力剝離 零件引線與插入孔的間隙太大夾著空氣。 焊劑熱分解時(shí)產(chǎn)生的氣體脫不透。以下的物質(zhì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間腐蝕銅箔和引線 吸了濕的活性焊劑的殘?jiān)?空氣中的腐蝕性氣體(氯氣, 亞硫酸氣等)基板的電極

26、間在濕的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間附加直流電壓時(shí), 電極間的離子污染物質(zhì)和水分結(jié)合為電解質(zhì), 微電流流動(dòng), 陽(yáng)極的金屬(Cu或Ag)溶出, 到達(dá)陰極析出為金屬。此金屬成長(zhǎng)為樹(shù)枝狀。焊接不妥原因和對(duì)策焊接不妥原因和對(duì)策(2)(2)主要原因主要原因?qū)Σ呃龑?duì)策例不妥現(xiàn)象和有關(guān)工作法不妥現(xiàn)象和有關(guān)工作法技術(shù)學(xué)校支援內(nèi)容技術(shù)學(xué)校支援內(nèi)容(新產(chǎn)品)焊接區(qū)形狀, 翹曲對(duì)策等熔點(diǎn), 質(zhì)量, 設(shè)備等綜合評(píng)價(jià)耐熱溫度, 電極鍍層評(píng)價(jià)等先行實(shí)驗(yàn), 設(shè)計(jì)試制評(píng)價(jià), 設(shè)備、工作法條件, 規(guī)格設(shè)定等質(zhì)量, 可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定基板全體, 接合部初期評(píng)價(jià)熱沖擊, 高溫高濕, 強(qiáng)度等QC承認(rèn)生產(chǎn)準(zhǔn)備, 教育實(shí)習(xí)完畢, 生產(chǎn), 質(zhì)量管理體制完

27、備日常、定期管理, 檢點(diǎn), 改善導(dǎo)入批量生產(chǎn)設(shè)備導(dǎo)入批量生產(chǎn)設(shè)備, , 確定制造規(guī)格確定制造規(guī)格批量生產(chǎn)試驗(yàn)批量生產(chǎn)試驗(yàn), , 批準(zhǔn)批準(zhǔn)質(zhì)量評(píng)價(jià)質(zhì)量評(píng)價(jià)( (外觀外觀, , 強(qiáng)度強(qiáng)度) )質(zhì)量評(píng)價(jià)質(zhì)量評(píng)價(jià)( (可靠性可靠性) )批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)試制評(píng)價(jià)試制評(píng)價(jià), , 工作法、設(shè)備規(guī)格工作法、設(shè)備規(guī)格, , 選定選定基板設(shè)計(jì)基板設(shè)計(jì)基板設(shè)計(jì)變更基板設(shè)計(jì)變更選定焊料選定焊料制定導(dǎo)入推進(jìn)計(jì)劃制定導(dǎo)入推進(jìn)計(jì)劃選定電子零件選定電子零件(現(xiàn)行產(chǎn)品)批量生產(chǎn)質(zhì)量, 運(yùn)轉(zhuǎn)等綜合評(píng)價(jià)生產(chǎn)審批工作內(nèi)容工作內(nèi)容現(xiàn)狀分析, 目標(biāo)設(shè)定, 課題抽出, 推進(jìn)體制, 投資計(jì)劃等工作法, 安裝條件, 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等導(dǎo)入步驟導(dǎo)入步驟

28、工序?qū)胍?guī)格書(shū)質(zhì)量評(píng)價(jià)方針技術(shù)學(xué)校討論會(huì) 實(shí)習(xí)實(shí)證 個(gè)別支援設(shè)計(jì) 制造支援工具 技術(shù)質(zhì)量信息提供、制定導(dǎo)入計(jì)劃制定導(dǎo)入計(jì)劃( (道路圖道路圖) )各公司各公司, , 每個(gè)事業(yè)場(chǎng)整理、運(yùn)用商品每個(gè)事業(yè)場(chǎng)整理、運(yùn)用商品, , 機(jī)種機(jī)種, , 安裝條件安裝條件, , 課題課題, , 對(duì)應(yīng)策對(duì)應(yīng)策, , 日程日程 生產(chǎn)量2001年度商品名基板名制造對(duì)方臺(tái)月工作法形態(tài) 基板零件材料可靠性(1批)3系6群規(guī)格對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)年度計(jì)畫焊料裝置推進(jìn)情況對(duì)應(yīng)策( 注)2002年 月事業(yè)場(chǎng)無(wú)鉛焊料導(dǎo)入推進(jìn)道路圖無(wú)鉛焊料導(dǎo)入推進(jìn)道路圖上期下期安裝條件( 注)安裝條件種類表 安裝條件種類表 実裝條件( 注 ）対応策注）実裝形

29、態(tài) （ 群 ）裝置仕様片面片面 （ A 付 部品 ）（民生用） - - 両面 B面 大耐熱條件産業(yè)用 - - - 以上 狹付部品大 （ . mm 以下 ）特殊 - 混載未満 C 局部加熱付部品下面大高熱容量 - - 2 （ 、光 ）以上（他部品昇溫差大）他付部品上面大弱耐熱他 - 用未満（以下） - - 用付部品両面弱耐熱他（以下）局部加熱 D特殊、光部品信頼性材料工 法 （ 系 ）基板紙 両面多層工作法(3系)R 軟熔F 浸流R/F 軟熔浸流混載H 局部加熱(釬焊烙鐵, 光束)E 其他安裝形態(tài)(6群)A SMD單面軟熔B SMD兩面軟熔C 帶引線零件D 帶引線零件下面SMDE 帶引線零件上面

30、SMDF 帶引線零件兩面SMD安裝條件(注)基板A 單面B 明信片以上大C 不夠明信片大D 明信片以上大E 不夠明信片大兩面多層紙酚環(huán)氧玻璃環(huán)氧玻璃復(fù)合材料環(huán)氧玻璃ALIVH軟性其他零件可靠性材料( 只有帶引線零件)B 有浸流面1有耐熱條件2有狹間距(0.65間距以下)C 有軟熔1有高熱容量(與其他零件的溫度差大)2 有弱耐熱(230以下)3 有弱耐熱(220以下)D 特殊(A 消費(fèi)用)B 產(chǎn)業(yè)用C 有特殊其他無(wú)鉛焊料的選定無(wú)鉛焊料的選定選定條件選定條件MUST: MUST: 電、機(jī)械特性電、機(jī)械特性, , 質(zhì)量、可靠性質(zhì)量、可靠性, , 環(huán)境負(fù)荷環(huán)境負(fù)荷WANT: WANT: 焊接性焊接性(

31、 (熔點(diǎn)熔點(diǎn), , 濡濕濡濕 ), ), 安裝性安裝性, , 費(fèi)用費(fèi)用, , 專利及其他專利及其他選定經(jīng)過(guò)選定經(jīng)過(guò)Sn-Sn-Pb Pb Sn- Sn-X X 由于由于SnSn單體為高熔點(diǎn)單體為高熔點(diǎn)( (232)232)1. 1. SnSn元系選定元系選定: :Sn-AgSn-Ag系系(221)(221)基本組成基本組成Sn-CuSn-Cu(227)(227)浸流用浸流用( (低費(fèi)用低費(fèi)用) )2. 2. Sn-AgSn-Ag系改良系改良: : Sn-Ag-Cu Sn-Ag-Cu (218)(218)浸流浸流、軟熔軟熔( (共同使用共同使用、高高強(qiáng)度強(qiáng)度) )Sn-Ag-Bi-In Sn-A

32、g-Bi-In (213)(213)軟熔用軟熔用( (高高濡濕濡濕) )3. 3. 低熔點(diǎn)化改良低熔點(diǎn)化改良: : Sn-Ag-Bi-InSn-Ag-Bi-In改改 (206)(206)軟熔用軟熔用 Sn-Zn-BiSn-Zn-Bi (197)(197)軟熔用軟熔用推獎(jiǎng)無(wú)鉛焊料綜合評(píng)價(jià)推獎(jiǎng)無(wú)鉛焊料綜合評(píng)價(jià)F, R熱特性熔點(diǎn)(液相線)183218206(214/3In)197機(jī)械特性抗拉強(qiáng)度(室溫)蠕變(125)延伸率35%46%30%40%潤(rùn)濕性基板(擴(kuò)散率)90%85%86%80%質(zhì)量腐蝕JIS Z 3284 移動(dòng)JIS Z 3284 絕緣電阻JIS Z 3284 接合強(qiáng)度約1kg(p0.5

33、QFP)可靠性熱沖擊(強(qiáng)度,組織變化)(正在評(píng)價(jià))恒溫恒濕6090%安裝性作業(yè)性設(shè)備現(xiàn)狀工序管理安裝密度安裝密度專利注冊(cè)知財(cái)權(quán)公知松下千住松下環(huán)境共生負(fù)荷/資源(優(yōu)) (劣)F: R:(均熱)無(wú)無(wú)無(wú)(MUST)大體價(jià)格電特性電阻17cm15cm14cm12cm4.5 kgf/mm25 H4000 H90 H94 H無(wú)無(wú)無(wú)1.01012以上1.01012以上1.01012以上22748%77%松下/日本Superior 無(wú)13cm(參考1000H)無(wú)1.01012以上現(xiàn)行現(xiàn)行Sn-37PbSn-37PbSn-3Ag-0.5CuSn-3Ag-0.5CuSn3.5Ag0.5Bi8InSn3.5Ag0

34、.5Bi8InSn-8Zn-3BiSn-8Zn-3Bi評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)項(xiàng)目Sn-0.7CuSn-0.7Cu工序F:浸流, R:軟熔FF, RRR4.5 kgf/mm26.5 kgf/mm28.1 kgf/mm2高溫放置(8In正在評(píng)價(jià))3.3 kgf/mm2F, R(千日元/kg)F (0.6)、R(6)F (1)F (1.4)、R (10)R (15)R (11)公知(松下共同) / / / / / 焊接溫度193237228220207比現(xiàn)行Sn-37Pb差無(wú)鉛焊料占優(yōu)勢(shì)(MUST) (2002年7月; 參考值)(正在評(píng)價(jià))無(wú)鉛焊料的特性和注意點(diǎn)無(wú)鉛焊料的特性和注意點(diǎn)向超過(guò)現(xiàn)行焊料的高質(zhì)量、高

35、可靠性無(wú)鉛焊料技術(shù)挑戰(zhàn)向超過(guò)現(xiàn)行焊料的高質(zhì)量、高可靠性無(wú)鉛焊料技術(shù)挑戰(zhàn)高熔點(diǎn)高熔點(diǎn)( (151540)40)低潤(rùn)濕低潤(rùn)濕( (流動(dòng)流動(dòng)) )性，容易氧化性，容易氧化浸流工序軟熔工序Sn-Zn-BiSn-PbSn-Cu零件耐熱Sn-Ag-CuSn-Ag-Bi-In現(xiàn)行183 00.20.40.6240250260Sn-PbSn-Pb現(xiàn)行Sn-Ag-CuSn-Ag-Cu熔點(diǎn)潤(rùn)濕劣零交叉時(shí)間潤(rùn)濕好軟熔溫度領(lǐng)域浸流溫度領(lǐng)域?qū)α慵臒釗p害 再加熱剝離, 強(qiáng)度劣化通孔上升, 不潤(rùn)濕架橋焊料球, 空白拉起, 縮孔焊料單價(jià)之差屬可通過(guò)以重新研究改善設(shè)計(jì)、工作法、工序管理提高材料利用焊料單價(jià)之差屬可通過(guò)以重新研

36、究改善設(shè)計(jì)、工作法、工序管理提高材料利用率來(lái)吸收的范圍。價(jià)格吸收的工作為重要。率來(lái)吸收的范圍。價(jià)格吸收的工作為重要。上列價(jià)格為2002年2月時(shí)的大約價(jià)格, 隨著今后使用量的增大, 估計(jì)會(huì)降低。焊料的購(gòu)買價(jià)格焊料的購(gòu)買價(jià)格每張基板的焊料材料費(fèi)的變化每張基板的焊料材料費(fèi)的變化9501 ,150軟熔用烙鐵焊接用絲(0 .8)9,5001 3,0005,0007 ,000約3 ,500約1 ,750約3 ,2508,5001 3,00010,0001 5,000約5 501,3501 ,550用途 供應(yīng)形態(tài)價(jià)格( 日元 k g )浸流用棒Sn-8Zn-3Bi(比較)Sn-37Pb膏Sn-0.7CuSn

37、-3Ag-0.5Cu(比較)Sn-37Pb材質(zhì)(比較)Sn-37PbSn-3Ag-0.5CuSn-3Ag-2.5Bi-2.5InSn-0.7CuSn-3Ag-0.5Cu1g80%90%每張基板的成本增高每張基板的20gSn-3Ag-0.5Cu(比較) S n-37Pb大型浸流基板(電視機(jī)主基板)小型軟熔基板(手提電話基板)Sn-3Ag-0.5Cu(比較) S n-37Pb基板的種類焊料的材質(zhì)4.5日元材料利用率焊料附著量每張基板的約3 5日 元約1 4日 元約1 日 元約6 .5日 元21日元焊料材料費(fèi)無(wú)鉛焊料的價(jià)格無(wú)鉛焊料的價(jià)格適于無(wú)鉛焊料的基板設(shè)計(jì)適于無(wú)鉛焊料的基板設(shè)計(jì)(1)(1)應(yīng)考慮的

38、無(wú)鉛焊料的特性應(yīng)考慮的無(wú)鉛焊料的特性特性1. 焊接溫度高。(比過(guò)去的焊料高1015)基板翹曲 電子零件的損傷紅眼, 架橋, 芯片分離, 焊料球3. 容易受零件、基板電極的Pb,Bi,Cu等的雜質(zhì)的影響。(形成低熔點(diǎn)化合物)接合部的剝離, 強(qiáng)度劣化(另外, 由于銅的紅眼, 架橋)2. 濡濕性, 擴(kuò)散性不好。表面張力大。比重小 (擴(kuò)散性為過(guò)去焊料的6090%)對(duì)質(zhì)量的影響圖形設(shè)計(jì)事例圖形設(shè)計(jì)事例( (布線布線, , 焊接區(qū)形狀焊接區(qū)形狀) )1. 防止浸流插入零件離開(kāi), 紅眼 焊接區(qū)徑小一點(diǎn)過(guò)去的焊料 D=d+0.7mm無(wú)鉛焊料D=d+0.20.4mm2. 防止浸流QFP架橋QFP傾斜45%。設(shè)虛

39、設(shè)焊接區(qū)。圓弧的焊接區(qū)的圖虛設(shè)焊接區(qū)基板的前進(jìn)方向盡可能擴(kuò)大焊接區(qū)間隔, 使鄰接部形成點(diǎn)接觸。3. 防止軟熔芯片分離基本上照過(guò)去一樣。使保護(hù)膜開(kāi)口部靠近里面。(無(wú)鉛焊料用焊接區(qū)的例)(過(guò)去的焊接區(qū)例)0.70.80.70.60.80.6適于無(wú)鉛焊料的基板設(shè)計(jì)適于無(wú)鉛焊料的基板設(shè)計(jì)(2)(2)防止基板翹曲防止基板翹曲基板材質(zhì)基板材質(zhì), , 焊接區(qū)表面處理焊接區(qū)表面處理零件選定零件選定浸流:大的基板, 承載重量零件的基板, 在基板的中央部分準(zhǔn)備可墊上翹曲承(翹曲梁)的空間。 共通:布置零件時(shí)考慮盡量使熱容量均勻分布。分割用的切痕或薄的多層基板容易受軟熔熱而翹曲, 考慮形狀尺寸。含有Pb或Bi等的校

40、平器處理使接合可靠性降低, 需要代替處理。(Cu預(yù)先焊劑, Sn/Cu校平器等)選有260的耐熱性的零件(浸流用者為MUST)。軟熔用者也盡可能選定高耐熱零件。對(duì)長(zhǎng)的零件(連接器等), 樹(shù)脂膜的膨脹系數(shù)選近于基板者。引線的鍍層要不含鉛的。備考基板材質(zhì)干燥條件FR-1(單面) 紙酚 醛樹(shù)脂1 20 2 hFR-1(銀貫穿孔) 紙吸濕條件CEM-3(雙面) 復(fù)合上述干燥后FR-4(雙面) 環(huán)氧 玻璃4 0 9 0 % RHFR-4(多層) 環(huán)氧 玻璃吸濕量0 . 2 %250270250245245270280280240以下耐熱溫度( 軟熔峰值 溫度)干燥狀態(tài)吸濕狀態(tài)240以下也要注意基板耐熱。

41、特別是關(guān)于吸濕狀態(tài)下的軟熔峰值溫度, 參閱下表。1.1. 耐熱性耐熱性因?yàn)楹附訙囟缺冗^(guò)去高(要看焊料材料, 浸流工作法高010, 軟熔工作法高1020), 耐熱保證溫度(化學(xué)的, 電的, 機(jī)械的)要高。2. 2. 端子涂層的焊接性良好端子涂層的焊接性良好1. 要與無(wú)鉛焊料的接合性(濡濕性, 接合強(qiáng)度)良好。2. 不要與無(wú)鉛焊料反應(yīng)而形成強(qiáng)度低的合金層。 3.3. 不溶解有害雜質(zhì)于浸流不溶解有害雜質(zhì)于浸流焊料浴焊料浴溶出于浸流焊料浴中時(shí), 要不降低焊接質(zhì)量。特別是, 要絕對(duì)避免含鉛的鍍層。4. 4. 其本身無(wú)鉛其本身無(wú)鉛露出的端子(電極, 引線)不用說(shuō), 連內(nèi)部連接也以不用含Pb焊料為佳。(雖然

42、目前還不能充分實(shí)現(xiàn))5.5. 不產(chǎn)生金屬須不產(chǎn)生金屬須不要由于無(wú)鉛化, Sn成分提高的結(jié)果, 長(zhǎng)期高溫高濕下產(chǎn)生金屬須。適應(yīng)無(wú)鉛焊料零件的選定適應(yīng)無(wú)鉛焊料零件的選定鉛焊料鉛焊料無(wú)鉛焊料無(wú)鉛焊料無(wú)鉛焊料涂層無(wú)鉛焊料涂層鉛焊料涂層鉛焊料涂層現(xiàn)狀現(xiàn)狀 電極鍍層的無(wú)鉛化電極鍍層的無(wú)鉛化 提高焊料耐熱性提高焊料耐熱性 根據(jù)根據(jù)“接合質(zhì)量評(píng)價(jià)方針接合質(zhì)量評(píng)價(jià)方針”的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià), , 批準(zhǔn)批準(zhǔn)電子零件電極涂層電子零件電極涂層焊料焊料適應(yīng)無(wú)鉛焊料零件的現(xiàn)狀適應(yīng)無(wú)鉛焊料零件的現(xiàn)狀軟熔工作法比浸流工作法長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫之下軟熔工作法比浸流工作法長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫之下, , 因此對(duì)電子零件的熱影響大。因此對(duì)電子零件的

43、熱影響大。象下列的零件象下列的零件, , 目前還不能說(shuō)有足夠耐熱性目前還不能說(shuō)有足夠耐熱性, , 因此于選定、采用的時(shí)候因此于選定、采用的時(shí)候, , 要向要向廠家索取最新信息研究廠家索取最新信息研究, , 并且在自己公司內(nèi)以實(shí)際基板實(shí)驗(yàn)。并且在自己公司內(nèi)以實(shí)際基板實(shí)驗(yàn)。耐熱性不夠的時(shí)候耐熱性不夠的時(shí)候, , 要研究采用低熔點(diǎn)焊料要研究采用低熔點(diǎn)焊料, , 或點(diǎn)焊接工作法?；螯c(diǎn)焊接工作法。電子零件電子零件分立零件半導(dǎo)體組件鍍層材質(zhì)鍍層材質(zhì)Sn, Sn-Cu, Au等Sn-Bi, Sn-Ag-Bi-Cu, Au等耐熱性耐熱性250260 510s程度230250 510s程度弱耐熱零件例弱耐熱零件

44、例軟熔加熱限制例軟熔加熱限制例鋁電解電容6.3以下 Max.250 10s以內(nèi) 8 以上 Max.235 10s以內(nèi)LED, 電位器255以上 10s以內(nèi), 220以上 40s以內(nèi)升溫速度 4/s以內(nèi)BGA,CSPCPUMax.220Max.240材料工序?qū)胍?guī)格的決定材料工序?qū)胍?guī)格的決定02.10(予定)工序工序發(fā)行日期發(fā)行日期推獎(jiǎng)焊料材料推獎(jiǎng)焊料材料( (熔點(diǎn)熔點(diǎn), , 適用適用) )浸流浸流00.601.500.601.5Sn-CuSn-Cu(227, 低費(fèi)用)Sn-Ag-CuSn-Ag-Cu(218, 高潤(rùn)濕、強(qiáng)度)Sn-Zn-BiSn-Zn-Bi(197, 弱耐熱)Sn-Ag-Cu

45、Sn-Ag-Cu(218, 高潤(rùn)濕、強(qiáng)度)Sn-Ag-Bi-InSn-Ag-Bi-In(213, 高潤(rùn)濕)()()(206, 高潤(rùn)濕)軟熔浸流軟熔浸流 混載混載01.5Sn-Ag-CuSn-Ag-Cu(218, 高潤(rùn)濕、強(qiáng)度)軟熔軟熔()()必須徹底活用必須徹底活用, , 進(jìn)化根據(jù)實(shí)用化實(shí)際成績(jī)的材料工序?qū)胍?guī)格書(shū)。進(jìn)化根據(jù)實(shí)用化實(shí)際成績(jī)的材料工序?qū)胍?guī)格書(shū)。02.6每個(gè)共通工序的接合質(zhì)量課題每個(gè)共通工序的接合質(zhì)量課題6群(安裝形態(tài))單面安裝單面安裝兩面安裝兩面安裝單面安裝單面安裝兩面安裝兩面安裝接合質(zhì)量課題正在重點(diǎn)工作【共通共通】 接合不潤(rùn)濕接合不潤(rùn)濕, , 焊料球及其他焊料球及其他 對(duì)弱耐

46、熱零件的對(duì)弱耐熱零件的熱損害熱損害【兩面特有兩面特有】 已軟熔面再加熱的影響已軟熔面再加熱的影響 ( (接合剝離接合剝離, , 強(qiáng)度劣化及其他強(qiáng)度劣化及其他) )【共通共通】 接合不潤(rùn)濕接合不潤(rùn)濕, , 縮孔縮孔, , 剝離及其他剝離及其他 不純物不純物溶出溶出( (Pb,Cu,BiPb,Cu,Bi及其他及其他) )【兩面特有兩面特有】 SMDSMD耐熱耐熱, , 接合不良接合不良 通孔上升不足通孔上升不足【混載特有混載特有】 已軟熔面已軟熔面再加熱再加熱的影響的影響 ( (接合剝離接合剝離, , 強(qiáng)度劣化及其他強(qiáng)度劣化及其他) ) 通孔上升不足通孔上升不足, , 拉起拉起3系(工序)浸流浸流

47、( (熔融焊料浸漬熔融焊料浸漬) )軟熔軟熔( (膏狀焊料加熱膏狀焊料加熱) )軟熔浸流軟熔浸流 混載混載單面安裝單面安裝兩面安裝兩面安裝讓已經(jīng)安裝電子零件的印刷基板通過(guò)熔化狀態(tài)的浸流焊料槽, 使背面接觸焊料的波浪(Wave)的頂部, 附著焊料后, 冷卻凝固來(lái)粘連接合零件的工作法。浸流焊接裝置的構(gòu)成浸流焊接裝置的構(gòu)成單面基板的時(shí)候未加工基板插入零件(C&C)浸流焊接雙面基板的時(shí)候涂粘接材料 裝載表面安裝零件 粘接材料硬化 翻轉(zhuǎn) 插入零件(C&C)浸流焊接為了除去焊接表面的金屬氧化物, 防止焊料不濡濕或架橋, 在基板背面(焊接面)均勻而且照所定的厚度涂焊劑。有泡沫狀噴出的發(fā)泡助熔

48、劑和霧狀噴霧的噴霧助熔劑。蒸發(fā)焊劑中的溶煤并且預(yù)熱基板。波狀噴上熔化焊料使附著于基板背面上。 通常由二波構(gòu)成。垂直地噴上的一次波濡濕焊接部并且趕走氣體。水平地流動(dòng)的二次波整理附著焊料的波形，防止出角和架橋。冷卻凝固焊料。有自然冷卻方式和強(qiáng)制冷卻方式。由鈦合金等制成的鉤爪夾著基板，連續(xù)輸送機(jī)帶動(dòng)基板。通常以35的傾斜接觸焊料波浪。浸流工序是什么浸流工序是什么助熔劑部預(yù)熱部冷卻部焊料噴流部基板輸送部提高預(yù)熱溫度。提高焊料溫度?？s短次噴嘴和次噴嘴的間隔防止噴嘴間的基板冷卻。在噴流部之上附加遮蓋防止放熱。對(duì)應(yīng)策對(duì)應(yīng)策濡濕性差濡濕性差表面安裝零件的狹窄間隙等陰的部分難于附著焊料。液面水平降低時(shí)多發(fā)紅眼。

49、太上升就在狹窄間隙部產(chǎn)生架橋把次噴嘴部改良為獨(dú)立多列孔把輸送機(jī)速度和傾斜角最優(yōu)化。正確地管理噴流高度(基板泡浸深度)無(wú)鉛焊料的特征無(wú)鉛焊料的特征容易引起的質(zhì)量問(wèn)題容易引起的質(zhì)量問(wèn)題熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高Sn-0.7Cu227Sn-3.0Ag-0.5Cu217(比較)Sn-37Pb183與零件耐熱溫度(240260)之間余裕少，需要嚴(yán)密的溫度管理。焊料易于氧化。由于溶進(jìn)雜質(zhì)由于溶進(jìn)雜質(zhì), , 脫離共晶點(diǎn)脫離共晶點(diǎn)再凝固時(shí)低熔點(diǎn)金屬(Pb, Bi等)偏析而產(chǎn)生離開(kāi)或引起沖擊強(qiáng)度低下。通過(guò)噴流部后，以冷卻扇急冷進(jìn)行雜質(zhì)的濃度管理。無(wú)鉛焊料特有的浸流質(zhì)量課題無(wú)鉛焊料特有的浸流質(zhì)量課題由于由于SnSn成分的比例高

50、成分的比例高, , 產(chǎn)生焊料槽侵食產(chǎn)生焊料槽侵食由于焊料的流動(dòng)性差，由于焊料的流動(dòng)性差， 難于獲得圓滑的噴流上面或難于獲得圓滑的噴流上面或穩(wěn)定的波峰穩(wěn)定的波峰由SUS304變更為SUS316。旋轉(zhuǎn)軸和泵用鈦制噴嘴形狀的研究也有用電磁感應(yīng)方式等代替泵和螺旋槳預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度為確保良好潤(rùn)濕，將足夠的預(yù)熱溫度保持在一定的范圍內(nèi)是特別重要的。焊料槽溫度焊料槽溫度要求基板表面的零件溫度保持在低于保證的耐熱溫度，同時(shí)確?；灞趁鏈囟葹?50?？s短兩個(gè)噴流部之間的距離，確保把第1波與第2波之間的溫度下降控制在55以內(nèi)。使用Sn-Ag-Cu焊料時(shí)，也可以停止使用第1波。250195100停止使用1次噴流時(shí)預(yù)熱

51、第2波噴流噴流之間第1波噴流332542512522249250248245212461244242焊料槽溫度250252254Sn-Ag-CuSn-Pb共晶110101001010020Sn-Cu設(shè)定浸流工序條件設(shè)定浸流工序條件(1)(1)基板溫度廢品率基板背面溫度基板背面溫度焊接廢品率Sn-Ag-CuSn-Pb共晶254225422405Sn-Cu設(shè)定浸流工序條件設(shè)定浸流工序條件(2)(2)傳送帶傾斜角傳送帶傾斜角傳送帶速度傳送帶速度速度太慢會(huì)造成QFP端子部短路，速度太快會(huì)造成焊接區(qū)露出銅板和連接部短路。應(yīng)該全面平衡焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，然后決定傳送帶速度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，跟原來(lái)的Sn-Pb共晶焊

52、料速度相同就可以了。(1.21.8m/min)在35范圍內(nèi)，邊觀察凸起形狀和焊接質(zhì)量，邊發(fā)現(xiàn)最佳值。焊料浸漬深度焊料浸漬深度無(wú)鉛焊料清除浮渣的次數(shù)較多，液面容易下降。一旦液面下降后，露出銅板的缺陷會(huì)急驟增加，因此，液面管理特別重要。 液面高度管理范圍標(biāo)準(zhǔn)高度0.5mm必須通過(guò)添加焊料來(lái)調(diào)整。00.18 0.20.38 0.40.58 0.60.78焊料液面降低 (mm) 焊料液面管理焊料液面管理紅眼睛 短路 調(diào)諧器短路 最優(yōu)領(lǐng)域一次噴流 一次波 一次噴嘴 二次噴嘴 0.10.8mm二次噴流0.81.6mm印刷基板t1.6mm二次波 浸漬過(guò)淺會(huì)造成潤(rùn)濕不足，浸漬太深會(huì)造成溢出表面。調(diào)整方法 控制

53、液面高度 噴流泵壓力 噴嘴單元的安裝高度。焊接廢品率浸流工序?qū)胍?guī)格概要浸流工序?qū)胍?guī)格概要管理點(diǎn)、留意點(diǎn) 印刷基板 確認(rèn)基板表面處理焊劑與二次焊劑之間是否有互熔性和基板是否吸潮氧化。在改善兩面和多層基板的潤(rùn)濕性、擴(kuò)散性方面，Sn-Cu系的矯平處理也是富有成效的。(NIHON SUPERIOR SN100L)在使用經(jīng)過(guò)含Bi或Pb的電鍍鍍層處理后的電子零件時(shí)，應(yīng)該事先確認(rèn)接合可靠性。原則上選擇無(wú)鉛鍍層品。零件安裝機(jī)推獎(jiǎng)焊劑田村化研CF-110VH-2A加熱器部件 預(yù)熱溫度 11010預(yù)熱溫度 100 10推獎(jiǎng)焊料 推獎(jiǎng)焊料 焊料槽內(nèi)不純物的使用極限濃度(應(yīng)該定期進(jìn)行成分分析)Cu0.41.0%

54、、 Bi0.20以下 Cu1.0以下、 Bi0.05以下 Ag2.83.2Ag0.05以下 基板從焊接裝置出來(lái)后，進(jìn)行強(qiáng)制性空冷。釬焊烙鐵溫度37010。附帶溫度控制功能的為5080W。推薦絲狀焊料千住金屬 M705推獎(jiǎng)釬焊絲：NIHON SUPERIOR SN100C直徑 0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0mm使用插件測(cè)試器。注意探測(cè)針端頭磨損。M708NP303T使用Sn-Ag-Cu系焊料時(shí)使用Sn-Cu系焊料時(shí)初期投入用批量生產(chǎn)追加用初期投入用 批量生產(chǎn)追加用釬焊烙鐵釬焊絲 檢查裝置 Nihon Genma 直徑0.3、0.6、1.2mmNP303冷卻風(fēng)扇構(gòu)件設(shè)備 工序流程

55、電子零件 焊劑棒狀焊料 Pb0.30以下、Zn0.01以下 Pb0.50以下、Zn0.01以下 SN100CSN100CeNIHON SUPERIOR 千住金屬M(fèi)705接受基板 電子零件 安裝零件 焊劑 涂焊劑 預(yù)熱 焊料 焊接 冷卻 檢點(diǎn)修理 檢查 浸流工序、設(shè)備最佳化事例浸流工序、設(shè)備最佳化事例對(duì)由于高熔點(diǎn)對(duì)由于高熔點(diǎn), , 低潤(rùn)濕性低潤(rùn)濕性, , 不純物熔融的質(zhì)量課題的全面解決不純物熔融的質(zhì)量課題的全面解決P1 1次次 2 2次噴流噴嘴次噴流噴嘴250100無(wú)鉛焊料現(xiàn)行Sn-Pb 預(yù)熱預(yù)熱, , 約提高約提高2020 1 1次噴嘴獨(dú)立多列孔次噴嘴獨(dú)立多列孔( (高潤(rùn)濕性高潤(rùn)濕性) ) 2

56、 2次噴嘴間狹間距次噴嘴間狹間距( (抑制溫度下降抑制溫度下降), ), 管理、檢查液面高度管理、檢查液面高度( (0.5)0.5) 冷卻冷卻 不純物管理基準(zhǔn)、檢查不純物管理基準(zhǔn)、檢查( (Pb, Cu, BiPb, Cu, Bi) ) 清除氧化物清除氧化物無(wú)變化無(wú)變化Sn-10Pb和S n-2Bi鍍 層零件的發(fā)生率較低。Sn1.5Cu鍍層零件超過(guò)0 . 4 后，會(huì)經(jīng)常發(fā)生。到0 .7 為止不降低?；迮c焊接區(qū)之間發(fā)生破壞(剝離) 。到0 .6 為止不降低。基板與焊接區(qū)之間發(fā)生破壞(剝離) 。CuSn-10Pb鍍層零件超過(guò)0 . 2 后，增加。Sn-2Bi和S n-1.5Cu鍍 層零件在0.7

57、范圍內(nèi)不受影響。融點(diǎn)升高，容易發(fā)粘、發(fā)生架橋和懸掛。Sn-10Pb鍍層零件即使是在低濃度情況下也會(huì)經(jīng)常發(fā)生。Sn-2Bi和S n-1.5Cu鍍 層零件從0.4開(kāi)始會(huì)經(jīng)常發(fā)生。Pb,Bi縮孔( 裂紋 ) 發(fā)生率接合強(qiáng)度( 拉拔引線 )焊料種類焊接性拉起發(fā)生率不純物共通Sn-CuS n-Ag-CuPb,Bi管理極限管理極限熔入不純物的原因熔入不純物的原因成分檢查方法成分檢查方法不純物造成的影響不純物造成的影響浸流焊料槽內(nèi)熔入不純物后，會(huì)造成質(zhì)量下降出現(xiàn)廢品，因此，在批量生產(chǎn)時(shí)必須注意管理。以下為目標(biāo)值，應(yīng)該確認(rèn)每個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量后再作出決定。無(wú)鉛焊料的熔體溫度通常高于原來(lái)的Sn-Pb共晶焊料，因此，有

58、較多的Cu從基板焊接區(qū)熔入。電子零件的引線鍍層中含有的Pb和Bi等金屬熔入。(當(dāng)然，這里也預(yù)計(jì)到會(huì)混用Sn-Pb鍍層零件)焊料槽內(nèi)誤投入原來(lái)的含鉛焊料。每周用不純物簡(jiǎn)易檢測(cè)器進(jìn)行1次抽樣檢查，當(dāng)Cu濃度超過(guò)管理極限時(shí)，投入低Cu成分的焊料。Pb和Bi的成分超過(guò)時(shí)，部分或全部更換熔融焊料。不純物成分Cu0.85%以下0.85%以下Pb0.30%以下0.50%以下Bi0.20%以下0.05%以下Ag3.2%以下0.05%以下Zn0.01%以下0.01%以下使用S n -Cu焊 料 時(shí)使用S n -Ag焊 料 時(shí)PbPb、BiBi、CuCu基板浸流工序不純物管理、檢查浸流工序不純物管理、檢查Pb,B

59、i使用Sn-Ag-Cu系焊料時(shí)使用Sn-Cu系焊料時(shí)焊接情況1天數(shù)次目視溫度分布圖調(diào)整設(shè)備是否在容許范圍內(nèi)。是否達(dá)到正確值。每天開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)熔融焊料不純物濃度焊料液面高度焊料噴流高度每天開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生焊接廢品時(shí)每周1 2次發(fā)生焊接廢品時(shí)貼有熱電偶的基板焊接裝置的溫度計(jì)尺、或者浮子波高栓不純物檢測(cè)器方法檢查要領(lǐng)次數(shù)管理項(xiàng)目是否有架橋、懸掛( 角狀物) 、 露出銅板、不潤(rùn)濕、裂紋和拉起等缺陷。基板的浸漬深度是否達(dá)到正確值。熔融焊料的成分是否在容許范圍內(nèi)?；遄儞Q時(shí)每天開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)浸流工序批量生產(chǎn)管理要領(lǐng)浸流工序批量生產(chǎn)管理要領(lǐng)不純物Pb濃度NG(不行)時(shí)濃度浸流工序不純物檢測(cè)器浸流工序不純物檢測(cè)器 作

60、為使用浸流焊料進(jìn)行批量作為使用浸流焊料進(jìn)行批量生產(chǎn)質(zhì)量管理的工具，必須生產(chǎn)質(zhì)量管理的工具，必須每天實(shí)施檢查、數(shù)據(jù)分析。每天實(shí)施檢查、數(shù)據(jù)分析。利用混入利用混入PbPb、BiBi等不純物后焊料熔解開(kāi)等不純物后焊料熔解開(kāi)始溫度、凝固結(jié)束溫度降低的特點(diǎn)，始溫度、凝固結(jié)束溫度降低的特點(diǎn)，表示浸流焊料槽取樣的焊料熔解溫度曲表示浸流焊料槽取樣的焊料熔解溫度曲線。同時(shí)，判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)值。線。同時(shí)，判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)值。焊料不純物傳感器焊料通過(guò)使用芝麻分離氧化物后的再利用焊料通過(guò)使用芝麻分離氧化物后的再利用經(jīng)特殊加工處理后的芝麻跟焊料浮渣混合，加溫，然后進(jìn)行攪拌，分離焊料和氧化物。焊料可當(dāng)作簡(jiǎn)易鑄模澆注棒焊料再利用。 大約回收焊料