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1、Yan Tin Chemicals Co.Ltd.,KOKI,为什么要向无铅化电子组装转变？,A 人类社会 越来越重 视环境保护,殷田化工有限公司,为什么要向无铅化电子组装转变？,B 市场竞争的需要-具有环保概念的商品更容易占领市场,殷田化工有限公司,Sn-Pb焊料之简介,某些历史学家将古罗马帝国的衰亡归因于其城市引水管道完全采用铅管,殷田化工有限公司,无铅焊料发展的重要进程,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
2、. 1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30 (松下磁碟机MJ30) 。 4. 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月月1日禁止电子产品中含Pb。,殷田化工有限公司,2003年2月13日，欧盟WEEE、RoH
3、S指令正式生效，要求2006年7月1日起在欧洲市,殷田化工有限公司,场销售的电子产品必须为无铅的电子产品。,DIRECTIVE 2002/95/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL Of 27 January 2003 Article 4 Prevention 1. Member States shall ensure that, from 1 July 2006, new electrical and electronic equipment put on the market does not contain lead, merc
4、ury, cadmium, hexavalent chromium, poly-brominated biphenyls (PBB) or polybrominated diphenyl ethers (PBDE). National measures restricting or prohibiting the use of these substances in electrical and electronic equipment which were adopted in line with Community legislation before the adoption of th
5、is Directive may be maintained until 1 July,WEEE和RoHS指令所涉及的电子产品种类,Categories of electrical and electronic equipment covered by this Directive 报废电子电气设备指令规定的十类产品 Large household appliances 大型家用器具 (冰箱、洗衣机、微波炉等) Small household appliances 小型家用器具 (吸尘器、熨斗、钟表等 ) IT and telecommunications equipment 信息技术和远程通
6、讯设备 (电脑、复印机、打印机 ) Consumer equipment 用户设备 (电视机等) Lighting equipment 照明设备(荧光灯等) Electrical and electronic tools (with the exception of large-scale stationary industrial tools) 电气和电子工具(电锯、缝纫机等) Toys, leisure and sports equipment 玩具、休闲和运动设备 Medical devices (with the exception of all implanted and infec
7、ted products) 医用设备 Monitoring and control instruments 监视和控制装置 Automatic dispensers 自动售货机,殷田化工有限公司,电子整机及相关产品无铅化装联迫在眉急,电子信息产品制造者应当保证，自2003年7月1日起实行有毒有害物质的减量化生产措施；自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有 铅、镉、汞、六价铬、聚合溴化联苯(PBB)或者聚合溴化联苯乙醚(PBDE)等。 -信息产业部 电子信息产品生产污染防治管理办法 2003年3月,殷田化工有限公司,暂时不需要无铅化的产品,Lead in gla
8、ss of cathode ray tubes, electronic components and fluorescent tubes. 阴极射线管、电子元器件、荧光灯管玻璃中的铅 Lead as an alloying element in steel containing up to 0.35% lead by weight, aluminum containing up to 0.4% lead by weight and as a copper alloy containing up to 4% lead by weight. 钢(0.35wt%)、铝(0.4wt%)、铜合金(4wt
9、%)中合金元素铅 Lead in high melting temperature type solders (i.e., tin-lead solder alloys containing more than 85% lead), 高铅SnPb焊料(铅含量85wt%) -lead in solders for servers, storage array systems (exemption granted until 2010), -lead in solders for network infrastructure equipment for switching, signalling,
10、 transmission as well as network management for telecommunication, -lead in electronic ceramic parts (e.g., piezoeletronic devices).,殷田化工有限公司,日本制造商自主无铅化目标及实用化制品,殷田化工有限公司,电子产品中Pb用量的分布,殷田化工有限公司,无铅焊料的定义,无铅焊料并不意味着焊料中100%的不含铅 无铅焊料中铅含量的上限值？ 对于Sn-Ag，Sn-Cu等二元合金可遵照ISO 9453标准及日本JIS Z3282标准,ISO 9453 Soft solde
11、r alloys - Chemical compositions and forms,殷田化工有限公司,电子产品中无铅焊料定义,目前国际上公认的电子产品中无铅焊料定义是：以Sn为基体，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而 Pb 1000ppm Cd 20ppm 主要用于电子组装的软焊料合金。,殷田化工有限公司,无铅焊料可参考的标准,可借鉴标准：管道焊接用焊料及钎剂中铅含量应低于0.2wt%(美国)，0.1wt% (欧洲) 国际标准组织(ISO)提案：电子装联用焊料合金中铅含量应低于0.1wt% 日本标准JIS Z 3282 国际标准ISO 9453,殷田化工有限公司,国内外无铅焊料研究
12、概况,钎焊相关基本概念 电子产品中无铅焊料的定义 无铅焊料的基本要求 国内外无铅焊料初期阶段的研究,殷田化工有限公司,採用比母材熔點低的焊料，操作溫度採取低於母材固相線而高於焊料液相線的一種焊接技術。焊接過程中焊料熔化為液態而母材保持為固態，液態焊料在母材的間隙中或表面上潤濕、毛細流動、填充、鋪展、與母材相互作用、冷卻凝固形成牢固的接頭，從而將母材聯結在一起的一種方法。,釺 焊,殷田化工有限公司,硬 钎 料,軟 焊 料,釺料熔點450 C,硬 釺 焊,軟 釺 焊,無 鉛 焊 料,焊料熔點450 C,钎焊与无铅焊料相关基本概念,殷田化工有限公司,国内外研究无铅焊料的初期阶段,殷田化工有限公司,可
13、能的无铅焊料合金成分,殷田化工有限公司,1920-1930电子工业刚开始发展时Sn-Pb焊料也只是一种常规材料 那时Sn-Pb的力学性能及电气性能并没有感到特别优秀，但是焊料应用行业学会了适应（例如，SnPb焊料焊点的可靠性目前仍在进行研究） 况且，现在所开发无铅焊料的一些性能要优于传统SnPb（如焊点可靠性）,实用无铅焊料成分的选择,殷田化工有限公司,选择无铅焊料我们更应该注意,是否能够提供良好的可钎焊性能？ 原材料供应是否充足？ 焊料中所有组元都是否无毒？ 焊料中所有组元对环境都是否无影响？ 波峰焊： 波峰焊锡锅是否很容易操作和维护？ 再流焊： 制成的焊膏是否稳定？ 价格：幸运的是满足上述
14、要求的无铅焊料价格也并不是特别贵！,殷田化工有限公司,无铅焊料可选择的七大合金系列,殷田化工有限公司,錫 膏 銷 售 分 布 圖,下圖表是近期對世界主要電子產品製造商的問卷調查結果，他們的選擇可以作為您的參考依據。,殷田化工有限公司,錫 線 銷 售 分 布 圖,殷田化工有限公司,無鉛焊料的最佳選擇,殷田化工有限公司,降低焊料熔点 部分提高焊料润湿性 但是： 由于Bi是低熔点元素，钎焊过程中很容易形成 焊点剥离（详细请看下图）。,合金成分选择 Sn-Bi 添加元素Bi（铋）,殷田化工有限公司,合金成分選擇 Sn-Bi 添加元素Bi,由於Bi是低熔點元素，釺焊過程中很容易形成焊點剝離,合金成分選擇
15、 Sn-Sb 添加元素Sb,可提高焊料的強度。 但是： 使焊料的可釺焊性惡化。 不能確定是否有毒，從而和Pb一樣禁用。,合金成分選擇 Sn-Zn 添加元素Zn,可降低焊料的熔點 但是： 焊料的可釺焊性差 焊料的潤濕性差 波峰焊過程中容易氧化，產生大量锡渣 再流焊用的锡膏性能不穩定,合金成分選擇 Sn-In 添加元素In,低熔点焊料 製造工藝複雜 稀有金屬，全球儲存量有限：成本貴 在Sn-In共晶成分中，銦占很大比例,无铅再流焊 焊接温度-时间曲线,无铅再流焊 焊接温度-时间曲线,无铅再流焊 焊接温度-时间曲线,无铅再流焊 焊接温度-时间曲线的优化,1根据实际情况，确定能够保证良好再流的最低温度
16、 2适当增加受热时间，以最小化印刷电路板上的元器件之间的温差,無鉛焊料再流焊設備特徵（一）,應盡可能採用惰性氣體保護，如氮氣保護。 綜合考慮錫膏配比，基板耐熱性，元器件熱阻等多方面條件來設定焊接規範。 室溫到預熱溫度之間的溫升速率應該控制在 1-2/sec之間，預熱溫度到峰值溫度之間的溫升速率最大可設置為3.5 /sec。 溫度在焊料熔點以上的加熱時間應控制在30-90秒。,無鉛焊料再流焊設備特徵（二）,峰值溫度一般設定為235-260 ,印製電路板和元器件體積較大等情況下可設定更高溫度。 冷卻速率應控制在2-4/sec之間。 應盡可能採用具有強制對流加熱的再流焊設備以避免局部過熱。 由於印刷電路板材料在高溫下變軟,再流焊設備的傳送系統應能在中心部位支撐印刷電路板以避免發生翹曲和損傷。,无铅锡膏再流焊建议,典型无铅再流焊温度-时间曲线,手 工 焊 工 藝,烙鐵尖端溫度應高於300。 為避免過多的熱量輸入，焊接動作要更快， 可能需要對員工進行
