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1、无铅锡膏培训课程 主讲人服务部 目录 发展无铅锡膏的背景 有关无铅锡膏的立法 无铅锡膏发展的现状 推行过程中的问题 无铅锡膏的相关资料 无铅制程中常见的工艺问题及其解决办法 铅的使用 人们使用铅的历史悠久 铅容易提炼 价格便宜 应用范围宽广 酸性电池 81 81 涂料 0 06 颜料和化学药品 4 78 弹药 4 69 电缆皮 1 40 黄铜和青铜工艺制品 0 72 焊料 除电子焊料外 0 70 电子焊料 0 49 焊料70 零件焊端5 焊盘镀层25 什么地方含铅 电子业 铅的循环 酸性电池96 5 被循环 67 8 报纸 63 5 Alcan 37 9 玻璃瓶 60 80 的典型酸性电池都被
2、再利用 电子设备美国个别州有再利用 但没有经济地再使用铅和焊料大约13年前 环保者和立法者才提议WEEE限用铅2000年8月交通业禁用铅 发展无铅锡膏的背景 为什么禁用电子业的铅 有关无铅锡膏的立法 美国征税条例1993年WEEE规定2004 WastefromElectronics ElectricalEquipment日本东芝 2000年 索尼 富士通 日立 2001年 NEC 2003年日本政府将此列为国际贸易的条款TCLP 有害物品特殊处理程序 ToxicityCharacteristicLeachingProcedure 有关无铅锡膏的立法 欧洲欧洲政府机构的第2号草案规定2004年
3、1月1日执行 但欧洲真正实现全面无铅的日程在2006年美国早在1991年 里德法律S3 91提议 限制使用含铅焊接材料 禁止使用含铅量高的原料 并限定铅的含量 0 1 1993年此提议出台试行后美国制造工业反应激烈并百般阻挠 导致这项提议搁浅 目前美国的无铅化制程的实施要到2008年 日本1998年5月 日本政府宣布环保再生的相关法律 同时日本主要电子设备厂商自发组织并宣告在2001 2002年减少使用含铅材料 无铅锡膏发展现状 日本日本电机工业会日前决定从 年 月起 家用电器 重型电机和电子计算机等新产品的生产都必须使用无铅焊锡 日本各大电机公司已经相继成功开发多种无铅焊锡材料 并已应用到产
4、品上 如SONY FUJITSU等大型电子公司已基本实现无铅化 焊接性方面 现在仍然没有能够代替锡铅合金的合金 Cu的Sn Ag锡膏在机械强度和延展性方面优于其他合金 比较有希望代替锡铅合金 无铅锡膏发展现状 Sn Ag Cu Eutectic217 C 如 Sn95 5Ag4 0Cu0 5 其它的合金是 Sn99 3 0 7Cu Eutectic227 C Sn96 5 3 5Ag Eutectic221 C Sn Ag Bi 200 C 210 C 如 Sn93 5 Ag3 5 Bi3 0 206 C 213 C Sn 锡Cu 铜Sb 锑Ag 银Bi 铋Zn 锌 下面是有可能代替Sn Pb
5、的是 各金属基本储量的估计 元素全球需量 万吨 全球储量 万吨 剩余储量 万吨 银13 50015 0001 500铋400080004000铜8 000 00010 200 0002 200 000铟100200100锑78 200122 30044 100锡220 000300 00080 000 常用金属参考 最新的无铅基准 由于铅在各种金属中的存在 对与无铅来讲是相对而言的 且在无铅焊料的采矿以及制做过程中 都可能有铅的存在和加入 根据IPC最新的规定铅含量在1000Dppm以下的焊料就符合无铅焊料的概念 科利泰无铅基准是铅含量小于500Dppm 现在可以作到100Dppm 但是成本会
6、有较大幅度的上升 推行过程中的问题 价格 可靠性 元件对高温的反映 什么是无铅锡膏 供应链 相关标准 返修 元件焊接端 与材料 元件和设备不相容设备 工艺限制有限的工艺窗口波峰焊工序要优化清洗工序限制 推行过程中需要解决的问题 科利泰专利无铅锡膏 美国专利号5 435 857专利日期7 25 1995提供替换当前Sn Pb的锡膏温度范围在170 C 200 C之间固态 188 C 液态 197 C关键成份Sn In Ag Sb或Bi 过去10年来的发展 合金专利所属固相温度液相温度Sn77 2 In20 Ag2 8铟公司175 C187 CSn95 5 Ag3 8 Cu0 7爱荷华州立大学21
7、7 CE217 CESn86 In10 5 Ag2 0 Bi1 5科利泰179 C188 CSn96 2 Ag2 5 Sb0 5 Cu0 8Aim castin 219 CE219 CESn99 3 Cu0 7锡研究机构227 C227 CSn80 In10 Bi9 5 Ag0 5福特马达公司179 C200 C 无铅锡膏中的参数要求 熔点 接近现行的Sn63 Pb37的熔点183 C 或力求保持在200 C以下的范围 特性 焊接效果与常用锡膏一样或常用锡膏更好 其他 用DIP SMT和维修方面都一样 并且要免洗 无铅合金的物理特性VsSn63 Pb37 Sn42 Bi58 熔点 硬度 热膨胀
8、系数 拉力强度 电阻率 uohm cm QualitekNo lead Sn96 5 Ag3 5 Sn63 Pb37 138C 188 197C 221C 183C 22HB 13HB 14 8HB 14HB 13 8 24 5 PureSn 23 5 24 7 5400psi 7450psi 8245psi 7500psi 34 5 16 3 12 31 14 5 回焊外观图 Sn95 5 Ag4 Cu0 5 锡银铜的回焊考量 典型的无铅锡膏 大阪大学菅沼教授 100 200 150 50 熔点温度138 C 90sec soaktime 150sec Time INSecond Alloy
9、Sn42 Bi58No Clean Temp IN C ReflowProfiles Max175 CMin160 C ReflowProfiles AlloySn63 Pb37No Clean 60sec soaktime 120sec 50 100 150 200 250 熔点温度183 C Max220 CMin205 C Time INSecond Temp IN C ReflowProfiles AlloySn96 5 Ag3 5No Clean Temp IN C Time INSecond 50 100 150 200 250 60sec soaktime 120sec 熔点温度
10、221 C Max249 CMin235 C 零件焊端 镍 钯镍 金银 铂银 钯铂 钯 银 银金镍 金 铜锡锡 铅 PCB覆层 锡镍上镀锡镍上镀金钯镍上镀钯银OSP 防氧化覆层 锡铅 Sn42 Bi58QualitekLF88Sn96 5 Ag3 5Sn99 3 Cu0 7Sn95 5 Ag4 Cu0 5Sn63 Pb37 熔点 138 C 188 197 C 221 C 227 C 217 219 C 183 C 硬度 热膨胀系数 电阻率 Uohm cm 密度电导率 IACS 拉力强度 22HB13HB14 8HV9HB15HB14HB 13 824 530 2PureSn 23 5PrueSn 23 524 7 34 516 312 31 1314 5 5400psi7450psi8450psi4300psi6800psi7500psi 8 727 377 377 37 398 34 4 5 IACS14 IACS14 IACS16IACS16 6 IACS11 9IACS 各合金的一般性能 推行过程中遇到的问题 价格 可靠性 元件对高温的反映 无铅锡膏的种类 供应链 相关标准 返修 元件焊接端 CandidateElements
