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1、 摘 要摘 要当前的“无铅焊接技术”比“非ODS清洗技术”和“无VOC”难度大得多。从有铅产品转到无铅产品是个复杂的过程，目前常用的无铅合金与传统的Sn-Pb共晶合金比较，熔点高，工艺窗口小，浸润性差，因此工艺难度大，容易产生可靠性问题。无铅不只是焊接材料（无铅合金、助焊剂）问题，还涉及设计、元器件、PCB、设备、工艺、可靠性、成本等方面的挑战。因此，如何顺利实现从有铅向无铅的过渡是电子制造业界十分关心的问题。关键字：无铅焊接；工艺；无铅工艺 AbstractAbstractThe current “lead-free welding technology” than “the store (
2、ODS) cleaning technology” and “no VOC”much more difficult. Turn from lead to lead-free products is a product of complex process, now commonly used lead-free alloy and the traditional Sn - the Pb eutectic alloy comparison, melting point, high, craft window of invasive poor little, so the process is d
3、ifficult, easy to produce the reliability problems. Lead-free not just welding materials (lead-free alloy, flux), but also involve design, components, PCB, equipment, process, reliability and cost of challenges. Therefore, how to realize smoothly from lead to lead-free transition is electronics manu
4、facturing industry are very concerned about the problem. Keywords: Lead-free welding; Craft; Lead-free craft 目 录目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 课题的背景11.2 课题的目的和意义11.3 本课题研究的内容21.4 国内外现状2第二章 表面组装基础工艺42.1 SMT生产中环境要求42.2 SMT的工艺质量及其控制52.3 表面组装方式及其工艺流程6第三章 无铅焊接工艺中焊料的研究73.1 铅的危害及实施无铅化的必要性与可行性73.2 无铅焊料发展
5、进程83.3 焊接行业对无铅焊料的要求83.4 无铅焊料类型与主要特点93.5 无铅焊料与有铅焊料的比较11第四章无铅焊接对助焊剂、PCB、元器件的要求134.1 电路板无铅化134.2 焊料的无铅化144.3 无铅化对SMT生产影响15第五章 无铅焊接工艺的实施175.1 无铅印刷工艺175.2 无铅贴装工艺185.3 无铅再流焊工艺控制185.4 无铅工艺实施过程总结19第六章 结论与展望21谢 辞22参考文献23 第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题的背景表面组装技术（SMT，Surface Mount Technology）是先进的电子制造技术，是无须对印制电路板钻插装孔、直接将表面贴
6、装微型元器件贴焊到印制电路板（PCB）或其他基板表面规定位置的先进电子装联技术。与传统的通孔插装技术比较，SMT有如下特点：结构紧凑、组装密度高、体积小、质量小；高频特性好；抗振动冲击性能好，有利于提高可靠性；工序简单，焊接缺陷极少；适合自动化生产，生产效率高、劳动强度低；降低生产成本。SMT在投资类电子产品、军事装备领域、安防领域、电力、汽车电子、计算机、通信设备、彩电、录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听、传呼机、手机等几乎所有的电子产品生产中都得到广泛应用。正是SMT的普及应用，使电子产品的功能越来越强、体积越来越小、造价越来越低、更新换代的速度也越来越快。可以说SMT为信息化
7、时代的高速发展做出了不可磨灭的贡献。据飞利浦公司预测，到2010年全球范围插装元器件的使用率将下降到10%，SMC/SMD将上升到90%左右。SMT是电子装联技术的发展方向，已成为世界电子整机组装技术的主流。1.2 课题的目的和意义近一个世纪以来，由于过度的资源开发和工业发展，造成了严重的环境污染。为了保护人类的生存环境，掀起了“绿色制造”浪潮。绿色制造不仅要解决生产过程的污染和资源浪费问题，更重要的是要为社会提供在全寿命周期内没有污染、节约资源的各类产品。10年前为了保护臭氧层，蒙特利尔议定书规定了停止生产和使用氟氯化碳合物（CFCs）等消耗臭氧层物质（ODS）的时间（发达国家于1996年停
8、止使用，发展中国家2010年全部停止使用），电子制造中通过采用免清洗技术、非ODS溶剂清洗、水洗和半水清洗技术，已经基本实现了替代或逐步淘汰ODS物质的目标；之后又提出在助焊剂中采用无挥发性有机化合物（无VOC类）溶剂，如无铅波峰焊采用“水基溶剂助焊剂”； 2003年欧盟的两个指令ROHS（关于在电子电气设备中限制使用Pb 、Hg、Cd、六价Cr、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE 6项有害物质指令）和WEEE（关于报废电子电气设备指令），使全球又掀起了“无铅制造”浪潮。我国响应ROHS制定的电子信息产品污染控制管理办法已于2006年2月28日正式颁布，2007年3月1日施行。重视环保，提倡绿
9、色产品是当今世界经济发展的大趋势。锡铅焊接材料的使用己有3000多年的历史，现仅在电子行业每年耗铅就达数万吨。但铅的毒性很大，因绝大部分电子产品废弃物都被直接丢弃或掩埋，通过水源污染和转移，会导致铅在人体内沉积，可以造成儿童智商下降等许多中毒现象。欧洲将于2006年7月1日实施针对电子产品废弃物和有害物质的法规，这就是当前各国企业所关注的两项指令：WEEE(Waste ofElectrical and Electronic Equipment)一一报废电子电气设备指令和RoHS(Restriction ofThe Use of Certain HazardousSubstances in El
10、ectrical and Electronic Equipment)-关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令。这两项指令对进入欧盟市场的电子产品做出环保限制，只有符合绿色要求的电子产品，才能进入欧洲市场。与此相对应，我国电子信息产业部和国家环保总局已制定我国电子信息产品生产污染防治管理办法和废113家用电器回收和再利用管理条例，并于2006年7月1日与欧盟法规同步执行，此间还制定出台了相应具体标准。绿色电子信息产品制造技术，要求在电子产品中不能含有铅、汞、氟、六价铬、聚合嗅化联苯(PBB)、聚合嗅化联苯乙醚(PBDE)等材料，或含量甚微。所称电子信息产品包括：通信设备、广播电视设备、电子
11、计算机及其配套产品、电子玩具、家电产品、小家电产品、汽车电子、各种仪器仪表、医疗仪器、电子元器件、材料、机件、紧固件等。电子信息产品的发展潮流将是环保、节能、轻便、无毒，只有掌握了先进的电子信息产品设计与制造技术的环保型企业才能得到生存和发展。1.3本课题研究的内容（1）通过对无铅锡膏和目前有铅锡膏的性能和特点比较，分析无铅锡膏的使用对产品性能和制造工艺的影响。（2）对无铅生产的关键工艺：丝网印刷和回流焊接进行实验研究，以期获得实际可行和优化的工艺参数。（3）无铅焊接产品的检验和可靠性实验及实验结果分析，对己经实现无铅焊接的部分产品进行试生产。1.4国内外现状2003年2月13日，欧盟WEEE
12、和ROHS指令正式生效，规定自2006年7月1日起在欧洲市场上销售的电子产品必须是无铅产品。同时各成员国必须在2004年8月13日之前完成相应的立法工作。 日本是对无铅焊研究和生产较早的国家，松下公司1999年10月推出第一款无铅组装电子产品，并计划2003年3月31日前实现全制品无铅化。1999年10月，NEC公司推出无铅组装笔记本电脑。2000年3月，索尼公司推出无铅组装摄像机。其他大的电子公司如日立、东芝、夏普等也制订了各自的无铅化计划,各大公司并已基本上在国内的无铅化制造。 1999年7月29日，美国环境保护署修改有害化学物质排出的报告义务基准值，对于铅及其化合物类有害物质，基准值由原
13、来的10000磅减少至10磅。2000年1月，美国NEMI正式向工业界推荐标准化无铅焊料。 2003年3月，中国信息产业部经济运行司拟定电子信息产品生产污染防治管理办法，规定电子信息产品制造者应保证，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、聚合溴化联苯或聚合溴化联苯乙醚等。 第二章 表面组装基础工艺第二章 表面组装基础工艺2.1SMT生产中环境要求1. 电源电源电压和功率要符合设备要求；电压要稳定，一般要求单相 AC 220V (22010%，50/60HZ)，三相AC 380V (22
14、010%，50/60HZ) 。如果达不到要求，需配置稳压电源，电源的功率要大于功耗的一倍以上。例如贴装机的功耗2KW，应配置5KW电源。 贴装机的电源要求独立接地，一般应采用三相五线制的接线方法。因为贴装机的运动速度很高，与其他设备接在一起会产生电磁干扰，影响贴装机的正常运行和贴装精度。 2. 气源 要根据设备的要求配置气源的压力，可以利用工厂的气源，也可以单独配置无油压缩空气机。一般要求压力大于7Kg/cm 2 。要求清洁、干燥的净化空气 ，因此需要对压缩空气进行去油、去尘和去水处理。最好采用不锈钢或耐压塑料管做空气管道。不要用铁管做压缩空气的管道，因为铁管会生锈。锈渣进入管道和阀门，严重时会使电磁阀堵塞、气路不畅，影响机器正常运行。 3. 排风 再流焊和波峰焊设备都有排风要求，应根据设备要求进行配置排风机。对于全热风炉一般要求排风管道的最低流量值为500立方英尺/分钟（14.15m3/min）。4. 照明 厂房内应有良好的照明条件，理想的照度为800LUX1200LUX。至少不能低于300 LUX，低照明度时，在检验、返修、测量等工作区应安装局部照明设备。 5. 工作环境 SMT生产设备是高精度的机电一体化设备，设备和工艺材料对环境的清洁度、温度、湿度都有一定的要求，为了保证设备正常运行和组装质量，对工作环境有以
