PCB无铅制程导入建议流程

2022-04-15 14:28分类：电子元器件阅读：

PCB无重金属制造导进提议步骤

间距2006年7月1日电子设备全方位无铅化的生活愈来愈靠近了,电子器件业内为了更好地合乎此一时尚潮流都已经有条不紊的完成各类有关制造的变动,殊不知在变动的与此同时必定会产生许多的难题,这种难题该怎么摆脱?在导进无重金属工艺的与此同时,又该留意什么事情?怎样制订无重金属制造导进的步骤?下列的表明期待可以保证给电子器件业内优秀一些协助。
在无重金属制造之中要掌握的事宜多种多样,因而提议先从下列7方向来多方面探讨：
1. 世界各国有关无重金属法案
2. PCB基钢板材料的挑选
3. 无重金属零件材料的挑选
4. 自动焊接设备应常见问题
5. 焊材的挑选
6. 制造变动
7. 靠谱度实验
1. 世界各国有关无重金属法案:
1.1 欧盟国家
现阶段欧盟国家已对于电子设备传出禁铅令,并拟订说白了的RoHS命令,此条款中明文规定”铅”,”汞”,”镉”,”六价铬”,”PBB”,”PBDE’s”这六项化学物质不可存有或是超过所规范的成分,并要求任何的欧盟国家务必2004.8.13
之前进行法律,并且于2006.7.1宣布稽查。下列为这六项化学物质很有可能冲击性的商品。
现阶段采用的电子设备铅电动机电子产品,充电电池,铅管,燃油添加剂,色浆,PVC安定剂,电灯泡之夹层玻璃,CRT,或电视机之阴极射线,焊材…等镉处于被动部件,焊材,红外感应侦测器,半导体材料,PVC…等汞温度表,传感器,医疗器械,通讯器材机器设备,手机上….等PBB&PBDE’s各式各样电子设备,PCB,部件,电缆线,塑料瓶盖….等
1.2 日本国
日本电子产业发展研究会(JEIDA)、日本工业规格型号研究会(JIS)…等都早已已经开展拟订各种各样相应的无重金属规格型号规定,在此之前,日本国各有关著名生产商如SONY,NEC,HITACHI,PANASONIC,TOSHIBA….这些都早已明定下禁铅的有关条款(比如SONY之SS00259)
1.3 英国
英国的电子器件业内原来对于导进无铅化制造的心态本来就没有那麼积极主动可是在全球环境保护时尚的助力下,包含NEMI研究会及一些全球著名的电子器件大型厂(比如HP,DELL,IBM….等)都早已拟订禁铅的时程。
1.4 我国
现阶段全球较大的电子设备生产制造产业基地”我国”,对于无铅化的来临,已制订”电子信息技术商品污染治理管理条例”并预期于2005年1月1日起開始实施。
2. PCB基钢板材料的挑选
现阶段可以用在无重金属制造上的PCB基钢板无非有六种材料能够挑选:
a. 电镀金板 (ElectrolyTIc Ni/Au)
b. OSP板 (Organic Solderability PreservaTIves)
c. 化银板 (Immersion Ag)
d. 化金板 (Electroless Ni/Au, ENIG)
e. 化锡板 (Immersion TIn)
f. 锡银铜喷锡板(SAC HASL)
之上六种板才,因为化锡板与锡银铜喷锡板的制造并未完善,在市場上接受程度也有顾虑情况下,在这里先不开展探讨
a. 电镀金板
这也是现阶段目前的所有的板才中最平稳,也最适宜应用于无重金属工艺的板才,特别是在在一些高价格或是必须高稳定度的电子设备都提议采用此板才做为板材,仅仅其费用也是全部板才中最多的。
b. OSP板
应用此一类板才,在历经高溫的加温以后,预覆于pad上的防护膜必然受到损坏,而造成焊锡丝性减少,特别是在当基钢板历经二次回焊后的状况更为比较严重,因而若制造上还必须再历经一次dip制造,这时dip端可能遭遇电焊焊接上的挑戰。
c. 化银板
尽管”银”自身具备较强的迁移性,因此造成走电的情况产生,可是现如今的“浸镀金”并不是过去纯粹的金属银,只是跟有机化合物共镀的”有机化学银”因而早已可以合乎将来无重金属制造上的要求,其可锻性的的使用寿命也比OSP板更久。
d. 化金板
该类基钢板较大的情况点就是”黑垫”(Black Pad)的难题,因而在无重金属制造上面有许许多多的大型厂是不同意应用的,比如HP便要求任何的HP商品都不能应用该类基钢板,Dell也是!
3. 无重金属零件材料的挑选：
有关无零件的最重要的就是零件的耐热性与零件涂层的材料,一般来说SMT零件的耐热性规定一定要做到260℃之上,此外零件脚的涂层铝合金构成, Ni/Pd/Au , Ni/Pd,Matte Sn(非光面)(Sn / 1-3%Bi or Sn / 1-5%Ag)全是能够适合的,对于BGA或是CSP等零件的焊锡丝球提议应用Sn/Ag(3-4%)/Cu(0.5-1)此铝合金构成
4. 自动焊接设备应常见问题
a. SMT机器设备
一般来说,SMT无重金属制造所运用的Reflow提议需应用八个加温区,若小于八个加温区,并不是不可以用以无重金属制造,仅仅若火炉长短不足,为合乎应用无重金属制造需要的profile,必然要将速率减少,这般可能危害到生产能力。此外因为无重金属焊接材料的沾锡性会比63/37要差,因而若要改进吃锡性得话,除开加上多量表面活性剂于助焊膏之中以外,也只能靠N2来提升吃锡实际效果。最终最重要的就是制冷区,因为无铅的熔点较为高,为了更好地使金属材料干固的情况下可以更为密切紧密连接,加温后的极速制冷就变的非常关键了,一般减温速率将由过去的1℃/sec最少提高到2℃/sec之上要来的较为适当!因而市井都早已有水冷器的reflow面世了。
b. Dip设备
过去用以63/37制造的波焊炉是不能应用于无重金属制造,关键因素为无铅锡丝棒的溶点都较过去提高30~40℃,因而锡槽的电加热输出功率一定要提升,这般热赔偿的速率才充足,现阶段各五金厂的检测工作溫度大多数设置在(应用锡银铜成份时260-270℃、应用锡铜成份时270-280℃)。此外因为长期的应用无重金属焊接材料,之中的高比率的锡成份,在长时间高溫下非常容易对锡槽璧造成腐蚀,因而过去应用不锈钢板做为锡槽原材料将不能摆脱此情况产生,因此各机器设备商陆续以”钛”铝合金尝试增加锡槽的使用寿命!
c. Rework 机器设备
现如今所运用的电烙铁焊台所运用的功率大多数为30~40瓦,可是无重金属制造所运用的锡条溶点早已比过去提升30℃之上,若再次应用此焊台得话,溫度一定要调节到420~450℃左右才能够将无铅锡丝融化,可是相对性电烙铁头的使用寿命也将
减少,因而提议一定要全方位拆换无重金属专用型焊台,功率最少做到80瓦之上,溫度一样设置在350~380℃,在热赔偿速率充足下就可以顺利开展锡条电焊焊接制造
5. 焊材的挑选
现阶段市場上无重金属焊接材料的核心依然是以: 锡银、锡铜、锡银铜为主导
a. 锡银(Sn96.5/Ag3.5 溶点 221℃)
这类铝合金在沒有探讨无重金属制造以前就早已被采用在一些电子设备上,在无重金属制造被指出后,原本觉得能够用于替代原来的Sn/Pb制造,但鉴于此铝合金的界面张力很大,造成其扩散性减少,从而危害到吃锡的实际效果!尽管有一些生产商依然会应用到此铝合金,但并沒有遭受电子器件业内的普遍的应用!
b. 锡铜(Sn99.3/Cu0.7 溶点 227℃)
此铝合金是现阶段用以波焊制造之中价钱价格便宜的铝合金,也是英国NEMI研究会所强烈推荐采用的铝合金,缺陷是需要的工作溫度非常高(270~280℃)。此外为了更好地提升此铝合金电焊焊接后的抗压强度,会在这里铝合金之中加上少量的Ni(大概0.1%)。
c. 锡银铜(Sn/Ag3~4%/Cu0.5~1溶点219℃)
此铝合金是现在市場上最被接收的铝合金构成,用以市面上不一样的秘方占比有多种,下列表明世界各地机构所提议的详尽铝合金范畴：
(1) 英国NEMI研究会----(Sn95.5/Ag3.9/Cu0.6)
(2) 日本国JEIDA研究会----(Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5)
(3) 欧盟国家---(Sn96.5/Ag3.8/Cu0.7)
无论以上研究会所强烈推荐铝合金构成为合,只需是在(Sn/Ag3~4%/Cu0.5~1)这一范畴全是被电子器件业内所进行的
d. 其他铝合金
对于现阶段市場上,尤其是日本国层面,应用在无重金属的商品上边,还涉及有”锡-锌”系列产品的商品或是是”锡-银-铟”,”锡-银-铋”….这些,这种铝合金一般全是应用在某种特殊商品上。
e. 锡银铜镍锗五元铝合金
现阶段锡银铜系列产品的铝合金也有一款非常值得强烈推荐,”锡/3.0银/0.5铜/0.06镍/0.01锗”此类铝合金构成尤其对于锡银铜的一些缺陷开展改进,比如点焊裂缝,凹坑..等在锡银合金铜之中加上”镍”能够推动铝合金机构微小化,提升点焊抗压强度,加上“锗”,因为此金属材料的占比比较轻(约5.36)因而会在焊锡丝表层产生一层相近防护膜的功效,从而阻拦铝合金空气氧化,提升湿润的工作能力。
6. 制造变动
a. SMT制造
厚钢板的设计方案: 因为无重金属焊接材料的扩散性较弱,因而过去用以Sn63/Pb37制造将厚钢板内缩的开法将不会再行得通,提议将厚钢板打孔与Pad以1:1的百分比设计方案,乃至宽度都再延长!Profile的设计方案: 参照助焊膏供应商所出示的profile就可以!特别是在在制冷区的一部分一定要提升制冷速度,不然将会出现锡凹或是锡裂的情况产生
b. DIP制造
夹具的设计方案: 因为无重金属焊接材料的流通性较弱,若要更改流通性就需要将溫度提升,可是又要保证零件能够承担,因而夹具设计方案的必要性就显的关键多了。
Profile的设计方案: 参照助焊膏供应商所出示的profile就可以!可是在波焊炉的出入口提议改装极速制冷的系统软件,防止点焊发生锡裂的状况!
c. 检验制造:
AOI 检验: 因为无重金属焊接材料的点焊表层为雾气,因而原来应用于带铅点焊所制定的技术参数务必做调节
ICT 检验: 若应用OSP板才,则PCB基钢板上的测试用例务必要施胶助焊膏,这般才可防止探头没法触碰测试用例而导致错判的情形产生
7. 靠谱度实验
当实现后的无重金属拼装板,务必运行下列各项的检测,以保障设备的稳定度:
a. 震动实验(VibraTIon Test)
b. 热冲击性(或是是热力循环)检测(Thermal Shock Test)
c. 金相分析切成片实验(Cross Section Test)
d. IC零件脚的拉伸试验(Pull Test)
e. 电阻器电容器的推动力实验(Shear Test)
f. 坠落实验(手机上商品)
之上实验,d与e项,在产品进行后与历经b项实验后都提议实行!此外金相分析切成片的一部分,需实行BGA零件,IC零件,Chip零件,PTH零件,除之上零件以外若商品上面有关键零件也须一并开展,关键目标为观查零件与PCB基钢板间的
电焊焊接情况与IMC层的情况!
8. 提议步骤:
综合性上述表明,简易而言,若要进行无重金属商品的导进,前期的实验步骤概述以下: 获得4种pcb的基钢板作为检测板,获得无重金属零件,获得无重金属焊材,运用原有的机器设备实现电焊焊接,进行后先观查外表的电焊焊接情况,开展第7项c.d.e的查验
从四种的测验結果选择二种不错的电焊焊接情况,开展宣布板的检测,当宣布板进行后再依照第7项开展任何的检测!
9. 结果
要从锡铅制造导进无重金属工艺的全过程,若不深入了解得话,必定会造成一些难题因而一定要先掌握世界各国有关法律的信息后,再根据內容去规定各有关生产商给予合乎法案的无重金属商品,线束加工厂自身也务必对于无重金属制造,对厂内各类设施开展汰旧换新。