无铅焊接工艺技术论文

《无铅焊接工艺技术论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无铅焊接工艺技术论文（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、毕业设计报告（论文） 报告（论文）题目：无铅焊接工艺技术 作者所在系部： 电子工程系 作者所在专业： 电子工艺与管理 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 董朋飞 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 梁万雷 完 成 时 间 ： 2013 年 5 月 28 日 北华航天工业学院教务处制 北华航天工业学院电子工程系 毕业设计（论文）任务书 姓 名： 董朋飞 专 业： 电子工艺与管理班 级： 1025 2 学号： 指导教师： 梁万雷 职 称： 实验师 完成时间： 2013.05.28 毕业设计（论文）题目： 无铅焊接工艺技术 设计目标： 通过对无铅焊料及焊接工艺技术的分析，总结无铅焊接技术的工艺特点，

2、提出无铅焊接 工艺相应的解决办法。 技术要求： 1、无铅焊料。 2、无铅焊接工艺流程。 3、无铅焊接工艺技术与设备。 4、无铅焊接常见缺陷。 5、对典型焊接缺陷能进行正确分析，并提出合理解决措施。 所需仪器设备： SMT 生产线、 计算机、扫描仪。 成果验收形式： 论文 参考文献： 实用表面组装技术，SMT 相关论文等。 1 5 周-6 周资料查阅 3 9 周-13 周撰写论文时间 安排 2 7 周-8 周方案设计 4 14 周-16 周成果验收 指导教师： 教研室主任： 系主任： 指指 导导 教教 师师 情情 况况 姓姓 名名梁万雷技术职称技术职称实验师工作单位工作单位北华航天工业学院 指指

3、 导导 教教 师师 评评 语语 指导教师评定成绩：指导教师评定成绩： 指导教师签字指导教师签字： 年年 月月 日日 答答 辩辩 委委 员员 会会 评评 语语 最终评定成绩：最终评定成绩： 答辩委员会主任签字：答辩委员会主任签字： 单位（公章）单位（公章） 年年 月月 日日 北华航天工业学院毕业论文 I 摘 要 此论文写了无铅焊接工艺技术的产生定义和内容，以及特点；写了无铅焊料，以及 无铅焊料的种类，包括 Sn-Ag 系、Sn-Zn 系、Sn-Bi 系、Sn-Cu 系等等；写了无铅焊接工 艺技术的工艺流程，即其工艺的五个步骤，并写了在此基础上产生的新的工艺与设备的 应用；写了无铅焊接的常见缺陷“

4、黑盘”现象、表面裂纹（龟裂） 、焊点剥离、晶须、离 子迁移、元素污染等等，重点研究了“黑盘”现象、表面裂纹（龟裂） 、焊点剥离的产生 现象，产生机理以及解决措施。 关键词 无铅焊接工艺技术 工艺流程 设备 无铅焊料 无铅焊接常见缺陷 北华航天工业学院毕业论文 2 目 录 第第 1 1 章章 绪论绪论4 1.1 无铅焊接工艺技术的产生 .4 1.2 无铅焊接工艺技术的定义 .5 第第 2 2 章章 无铅焊料无铅焊料6 2.1 无铅焊料的提出与发展阶段6 2.2 无铅焊料的要求 .7 2.3 无铅焊料的种类 .7 2.3.1 Sn-Ag 系列.7 2.3.2 Sn-Zn 系列.8 2.3.3 Sn

5、-Bi 系列.8 2.3.4 Sn-Cu 系列.9 2.4 无铅焊料的国内外现状 .9 2.5 无铅焊料的问题 .10 第第 3 3 章章 无铅焊接工艺流程无铅焊接工艺流程11 3.1 工艺流程简介 .11 3.1.1 无铅焊接的现状11 3.1.2 无铅焊接的特点和对策.12 3.1.3 无铅工艺对助焊剂的挑战.12 3.1.4 氮气在焊接中的工艺应用.14 3.2 无铅焊接工艺的五个步骤 .14 第第 4 4 章章 无铅焊接工艺技术与设备无铅焊接工艺技术与设备16 4.1 无铅焊接工艺技术的特点 .16 4.2 新的无铅焊接工艺及设备 .16 4.2.1 元器件及 PCB 板的无铅化16

6、4.2.2 焊接设备的无铅化16 第第 5 5 章章 无铅焊接常见缺陷以及解决措施无铅焊接常见缺陷以及解决措施21 5.1 缺陷的种类 .21 5.2 “黑盘” 现象.21 5.2.1 产生此现象的表现21 5.2.2 产生机理22 5.2.3 解决措施23 5.3 表面裂纹（龟裂） .23 5.3.1 产生此现象的表现23 5.3.2 产生机理25 5.3.3 解决措施26 5.4 剥离 .26 5.4.1 产生此现象的表现26 5.4.2 产生机理27 北华航天工业学院毕业论文 3 5.4.3 解决措施28 第第 6 6 章章 结论结论29 致致 谢谢30 参考文献参考文献31 附附 录录

7、32 北华航天工业学院毕业论文 4 无铅焊接工艺技术 第 1 章 绪论 1.1 无铅焊接工艺技术的产生 现在的板卡设备上的芯片，都是通过芯片的封装下面的小焊点和 PCB 板连接的。这 些小焊点传统上是用铅的，然而 Pb 是一种有毒的金属，对人体有害，并且对自然环境 有很大的破坏性。 铅的特性及对人体的危害：铅（lead Pb） ，灰白色金属，熔点为 327.5，加热至 400500时即有大量铅蒸气逸出，并在空气中迅速氧化成氧化亚铅而凝集为烟尘并四 处逸散。在工业中与铅接触的行业主要有铅矿开采，铅烧绳索和精练、蓄电池制造、电 子产品的焊接和电子元件的喷铅作业等等。在以上接触中铅及其化合物主要通过

8、呼吸和 消化道入侵人体造成铅中毒，对人体健康构成危害。美国环保署研究发现，铅及其化合 物是 17 种严重危害人类寿命和自然环境的化学物质之一。通常的职业性铅中毒都是慢性 中毒，其对人体的神经系统、消化系统和血液系统都将造成干扰和伤害，其临订症状表 现为头昏头痛、乏力、记忆力下降、恶心、烦躁、食欲不振、腹部胀痛、贫血、精神障 碍等。 综上所述，世界大多数国家开始禁止在焊接材料中使用含铅的成分。日本在 2004 年 禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备；欧美在 2006 年禁止生产或销售使用 有铅材料焊接的电子生产设备；中国在 2004 年已进入无铅焊接。因此，在这种情况下， 电子材料开始

9、生产无铅焊料。 欧盟为了限制有害物质在电子电器产品中的使用，并透过妥善的回收及处理废弃电 子电器产品达到保护人类健康的目的，于 2003 年颁布 2002/95/EC 号法令，即 RoHS 法 令（Restriction of the use of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment Pirective）电子电机产品之危害物质限用法令。 中国政府一直在给以密切关注和研究对策，国务院专门责成信息产业部负责针对欧 盟环保指令的研究和应对工作。信息产业部根据清洁生产促进法和固体废物污染 环境防治法等有关法规制定的电子

10、信息产品污染防治管理办法已经完成，并于 2005 年 1 月 1 日起施行。 电子信息产品污染防治管理办法规定，自 2006 年 7 月 1 日 起，列入电子信息产品污染重点防治目录中的电子信息产品中不得含有铅、汞、镉、六 价铬、聚合溴化联苯乙醚和聚合溴化联苯及其他有毒有害物质。对于 2006 年 7 月 1 日以 前的一段时间，中国政府要求电子信息产品制造商们实行有毒有害物质的减量化生产措 施，并积极寻找可替代品。同时，一个名为“电子信息产品污染防治标准工作组”的机 北华航天工业学院毕业论文 5 构也已经开始筹备成立，该机构的主要任务是研究和建立符合中国国情的电子信息产品 污染防治标准，开展

11、与电子信息产品污染防治有关的标准研究和制定工作，特别是加快 制定急需的材料、工艺、测试方法和实验方法的基础标准。 无铅焊接工艺技术则是使用一种无铅的合成物来取代铅。不过，从有铅产品转到无 铅产品是个复杂的过程，影响到所有的电子器件供应商，并带来许多供应链、无铅制程 和可靠性方面的挑战，它要求用基于无铅的材料替代过去使用的富含铅的焊料和装配过 程中用到的有铅材料。无铅焊接工艺技术带来的并不全是革命性的转变，它还是属于一 个“发展”技术。 1.2 无铅焊接工艺技术的定义 无铅焊接工艺技术是从现有的含铅 SMT 技术上发展而来的。自有 SMT 技术时代开 始，快速扩张的用户市场，使工业界已经认识到“

12、革命”式改变的害处，具备较多的“发展 性”当然是件好事，然而对于无铅技术来说，这却也非简单。在 SMT 的发展过程中，我 们已经有经历过几次影响较大的“发展”经验，例如栅阵排列焊端技术 (BGA)、Flip-Chip 等等。有些用户可能对于这些技术带来的挑战还记忆犹新。但无铅焊接工艺技术的到来， 和以前的几个技术相比之下，其难度和挑战绝对是有过之而无不及。 焊接技术实际上就是各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺以及焊接设备等及其基础 理论的总称。其中讲到了焊接 ，母材，焊丝，SMT 等. 北华航天工业学院毕业论文 6 第 2 章 无铅焊料 2.1 无铅焊料的提出与发展阶段 铅锡焊料的应用已有悠久的

13、历史。由于它具有较低的熔点、良好的性价比以及易获 得性，铅锡焊料成为低温焊料中最主要的焊料系列，被广泛用于食品容器、有色金属、 建筑金属构件、运行机械、输水系统管道以及其它流体和气体管道装置的焊接等领域。 电子技术的发展，铅锡焊料扮演了重要的角色，使其应用领域和需求量得到大幅度增加。 进入 20 世纪后期，随着现代工业和科学技术的发展，人们对环境的保护意识越来越 强，铅锡合金带来的负面影响日渐突出，引起全球范围内的高度重视。欧美一些发达国 家均以立法的形式禁止和限制使用含铅制品，美国环保局将铅列入对人类自身最有危害 的 17 种化学物质之一。 1994 年，北欧环境部长会议提出逐步取缔铅的使用

14、，以减少铅对人类健康和生存环 境的危害。欧洲国家相继提出有关法律草案，规定从 2002 年 1 月 1 日起在汽车上取消铅、 汞、镉等有毒金属(铅蓄电池除外)的使用。 从 2008 年起在电子工业中禁止使用含铅焊料材料。日本贸易部也作出类似的法律规 定。在中国，提出了废旧电池统一回收的试行方案，其目的也是减少铅对环境的污染。 在世界范围内保护环境的大趋势下，对含铅产品的限制或禁止使用，终将以法律形式加 以确定。这导致了“无铅焊料”成为全球性的研究热点。 无铅焊料的发展是由于人们认识到生态环境的重要性以及人的身体健康而发展起来 的，其大致可以分为以下几个阶段: (1)无铅焊料的提出阶段 1991

15、 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。由于当时所有的电子产品都离不开有铅焊料， 有 铅焊料发展得也相当成熟，而在那时人们对生态环境的保护意识还不够，对铅对人体损 伤的认识不足，因而没有受到重视。 (2)无铅焊料的发起阶段从 1991 年起 NEMI、NCMS、NIST、NPL、PCIF、ITRI、JIEP 等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗资超过 2000 万美元，目前仍在继续。 (3)无铅焊料的运用阶段在 1998 年 10 月，第一款批量生产的无铅电子产品 PanasonicMiniDiscMJ30 问世。20 世纪

16、90 年代中期，日本和欧盟作出了相应的立法:日 本规定 2001 年在电子工业中淘汰铅焊料，在 2004 年禁止生产或销售使用有铅焊料焊接 的电子生产设备；而欧美在 2006 年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备， 但是由于无铅焊料还存在技术上的原因，在 2008 年才能实现电子产品无铅化。 北华航天工业学院毕业论文 7 2.2 无铅焊料的要求 （1）使用产品时的材料消耗情况。 （2）产品制造过程中使用的能量情况。 （3）产品处理后的重复使用性。 （4）材料从制造到再生利用这期间的辐射情况。经过大量的比较后筛选出几种好的 锡合金，它们为铜(Cu)、银(Ag)、钢(In)、锌(Zn)、铋(Bi)、锑(Sb)。选择这些金属材 料可在和锡组成合金时降低焊料的熔点，使其得到理想的