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1、v 推行無鉛系統所需確認環節 LEAD FREE AREA MaterialsMaterials PCB Components Paste Printer Printer MounterMounter Reflow Reflow AOI W/SW/S X-RAYX-RAY T/U T/U TestingP/S vv PCB PCB 於無鉛於無鉛製程中之選用與影響製程中之選用與影響 1. 焊性可靠性 : 錫鉛板OSP版化金版 2. 焊性平整性 : 化金版OSP版錫鉛板 以業界使用狀況而言,OSP Pb free : 11%) : 9.5% ; Pb free : 11%) Sn並未消失 50 1
2、00 150 200 10015020025050Sec. pre-heatpre-heatsoakingsoakingcoolingcoolingreflowreflow 1.53.0 oC/sec B oC 230245 oC T2T3 1.22.3 oC/sec 1.72.2 oC/sec T1 C oC 220 250 T1: preheat time: 5080 sec T2 : dwell time during soaking: 6090 sec T3 : time above 220 oC : 1540 sec vv Recommend Reflow Profile Recom
3、mend Reflow Profile ( (PF606-P(Sn-3.0Ag-0.5Cu) ) 145175 oC vv Twin Peak Reflow Profile Twin Peak Reflow Profile ( (PF606-P(Sn-3.0Ag-0.5Cu) ) 對於無法耐熱製 程之解決對策 理想狀況曲線 積分定義論 : 以不同之Tmax 達到相同之液態點積分理論 所謂最佳之Profile需考量voids,耐熱性,亮點,推拉力.綜合參考之 vv Lead Free Lead Free 對爬對爬錫性之錫性之影響影響 SnSn/Ag/Cu /Ag/Cu 系列系列Sn/PbSn/P
4、b 系列系列 D1 D2 D1: It will reduce the bending stress limit on lead. D2: depend on IPC-610C & IPC-650TM (reliability testing) vv Lead Free Lead Free 對對VoidVoid( (錫洞錫洞) )之影響之影響 (a)金屬酸化物與有機酸發生還原反應造成水蒸氣生成 2RCOOH SnO (RCOO)2Sn H2O (b)有機酸分子間酯化反應造成水蒸氣生成 RCOOH ROH RCOOR H2O (c)活性不足.? Voids (問題解析) 活性反應 vv Lead
5、 Free Lead Free 對對 BGAVoidBGAVoid( (錫洞錫洞) )之影響之影響 (問題解析) Large voids Large voids IPC-7095中有明確規範Top/Bottom Side 之Voids允許範圍 對IPC-650TM中可靠度之明確測試 客戶要求之檢驗標準 vv Lead Free Lead Free 於於VoidVoid( (錫洞錫洞) )之對策之對策- - ProfileProfile 預熱時間 :（135160）、100秒 最高温度 ： 260 220以上時間 ： 45秒 預熱時間 :（150160）、170秒 最高温度 ： 235 220以
6、上時間 ： 70秒 1. 温度設定組別 A 2. 温度設定組別 B Voids 集中於Body下方之Land vv Lead Free Lead Free 對對Solder Wicking之影響之影響 (問題解析) 1.Increase heating PCB temperature 2.Improve wetting ability of pad. 3.Review reflow temperature profile. IC lead vv Lead Free Lead Free 對對 焊點亮度焊點亮度 之影響之影響 Sn/PbSn/Ag/CuSn/Ag/Cu/Bi 亮帶 非亮帶 幾乎無亮
7、帶 表面坑洞與粗糙度決定亮度 液固態轉換時間長短決定結晶顆粒 vv 焊點亮度之影響焊點亮度之影響 共晶與共晶與“ “固液態固液態” ”溫度之差異溫度之差異 共晶點 人類大量使用人類大量使用63/3763/37系列之原因系列之原因 ? ? vv Lead Free Lead Free 與與 Sn/Pb Sn/Pb 強度比較之影響強度比較之影響 0 10 20 30 40 50 208218223228238 Reflow Peak 温度（） 接合強度(N) 接合強度 Sn/Ag/Cu/Bi 接合強度 Sn/Ag/Cu 広 Sn/Ag/Cu/Bi 広 Sn/Ag/Cu vv Reflow 於無鉛系
8、統之應用 PROFILE PROFILE 精確性精確性 PCB PCB 變形變形 PID PID 控制性能控制性能 Reflow Reflow 均溫性均溫性 Cooling Cooling 最佳化最佳化 LEAD FreeLEAD Free IDEA forIDEA for Windows of lead free will be more narrow than Sn/Pb series materials. Even whole of worlds reflow had use PID control for a long time, ERSA never stop level up th
9、eir PID parts Just the reason of narrow window of lead free profile, you should make sure every components on PCBA got the silimer temp during wetting process. More warpage , lower quality. How to let your PCBA got the less warpage in lead free process Cooling is the important factor of high stregth
10、 & smooth fillet, crystalizing. vv Reflow 之溫控性於無鉛系統之應用 183 183 215 215 220 220 240 240 215 215 220 220 230 230 240 240 T Liq : 焊接合金之液相區 T process : 焊接合金作用區 T=32 T=20 T=10 T=5 v均溫性及陰影效應於無鉛系統之影響 低壓風區產生易導致 偏移及元件品質低劣 陰影效應一般常見於密度高及元件複雜之產品上,但導入無鉛後會 因無鉛產品需更高的溫度及溫控精確性,使得陰影效應會更加放大 而導致不良率的提昇. 均溫性同時發生在無鉛導入時,由於
11、無鉛導入時需更佳更高同時更 精確之溫度控制,因此均溫性的控制更加困難 vv X-RayX-Ray於無鉛製程上應用瓶頸於無鉛製程上應用瓶頸 The graphic shows the number of the transmitted The graphic shows the number of the transmitted photons.Higherphotons.Higher transmission transmission means lower absorption means lower absorption 電子束 X-Ray 射線 a b c a.低臨界振盪區 C.高臨界振盪區 b.突頻振盪區 vv Lead Free Lead Free 於實際應用問題點於實際應用問題點 1.BGA Ball 是否改成無鉛錫球? 2.PCB material 材料選用, 鍍金or OSP.? 3.Reflow 整體效能是否足夠 ? 4.冷卻系統於無鉛應用上之重要性.? 5.元件之耐熱性與工作條件 ? 6.PCB 之板彎現象影響及防止 7.PAD 設計與鋼板Pattern之應用 8.Voids 之影響 9.Cornor效應對強度影響 10. 0402以下應用瓶頸. 11. 相關測試設備
