無鉛制程特別詳解

無鉛焊料技術

討論會教材１序

言松下電器集團,作為指向與地球共存的工作,2002年度比世界早一步推進對全商品導入無鉛焊料。首先為了集中全力有效地完成目標,進一步為了把它的實際知識廣泛普及展開于世界,開設學習,實證的場所的“技術學?！?。有五千年歷史的錫鉛共晶焊料使用于所有電子機器,支持了今天的驚人的進展。并且成為關于一切安裝的準則。正因為如此,不含鉛的焊料的開發(fā)實用化是,相當于改造制造工作的歷史,所以全世界的“產(chǎn)官學”都致力于這工作。還有,代表性的無鉛焊料,具有熔點高,易于氧化等的特性,比錫鉛焊料要求嚴峻的制造條件,質量管理?？墒?本公司的先行事例中的很多事例,通過綜合地重新考慮從工作方法至制造的制造工作,全力以赴,反為提高了質量。本校的目標是,通過活用,進化這工作態(tài)度,實際知識,有效地解決無鉛焊料的課題,并且謀求強化制造工作。無鉛焊料技術以安裝技術為基礎、由固有的材料,工作法,設備,設計,質量管理等的綜合的技術構成。而且在技術上有未確立,日新月異的一面。因此,本校注力于創(chuàng)造不只從事直接導入,安裝的技術,制造有關人員,連設計開發(fā),質量管理,資材,服務及其他所有有關專門領域,職責的人員都能夠活用的課程和教材。我們希望各位通過對無鉛焊料導入,體系地,實踐地學習,實習從必需的基礎至專門知識,應用事例,有益于推進導入,強化制造工作。２討論會教材

目次

第1章

無鉛焊料概要

無鉛焊料是什么?

為什么要無鉛焊料?

松下電器的工作第2章 焊接的基礎

焊接的機制

焊接工序,不妥第3章

無鉛焊料的導入步驟和工作

導入步驟

焊料選定

基板設計

零件選定

材料工序第4章

浸流工序第5章

軟熔工序第6章 軟熔／浸流混載工序第7章

局部加熱工序第8章 質量可靠性評價方法課題解決演習３現(xiàn)行焊料錫(Sn)鉛(37Pb)使用于全電子機器無鉛(Pb)焊料錫(Sn)＋無害金屬2002年度全世界、全商品不含鉛焊料無鉛焊料是什么?第1章

無鉛焊料概要鉛(Pb)的含量(質量%)如下的叫無鉛焊料。４為什么要無鉛焊料對人體的影響對生態(tài)系的影響酸性雨廢棄印刷基板被鉛污染的地下水土壤廢棄物

溶出鉛粉碎,填拓含鉛焊料的有害性日本國內(nèi)外的動向５焊料所含的鉛雖為全使用量的1%弱(3萬／5百萬噸),而有廣泛擴散的可能性,

難于完全回收。由于環(huán)境污染,憂慮鉛中毒等對人體的影響?！鱿蚋哐h(huán)化社會移行。通過廢棄物處理法,水質污濁防止法強化規(guī)制■歐洲正在審議包括禁止使用電子機器中的鉛的法案(提議提前到2006年)■松下電器比世界早一步發(fā)表于2002年度全商品導入。同業(yè)其他公司急起直追。2002年度2001200019981994～世界首次

227℃210～206℃218℃熔點183℃197℃軟熔工序浸流工序無鉛焊料材料固定錄像機頭帶耳機立體聲DVC吸塵器世界最初的浸流工序電視機汽車音響筆記本電腦手提MD

世界最初的軟熔工序130商品(2200萬臺)16商品

(6百萬臺)3商品1商品無鉛焊料導入商品(累計)Sn-CuSn-Ag-CuSn-Ag-Bi-InSn-Zn-Bi現(xiàn)行品Sn-Pb1999

無鉛焊料技術工作組全公司導入推進活動技術展開、實證活動2000/6～無鉛焊料計劃門真技術學?！玀ASTEC～藤澤以松下電器的全力加速解決技術課題和展開技術,結實為世界最初的全商品導入松下電器的工作６全世界

全商品展開、松下的無鉛焊料推進體制７○解決共通課題○導入展開,實證支援專任技術活動,技術學校

無鉛焊料計劃運營委員會推進部會技術部會環(huán)境會議○技術成果,事例,基準的全公司展開,徹底○制定,推進,跟蹤導入計劃各公司,事業(yè)部WG

(WorkingGroup工作小組)推進活動與海外公司,共榮公司共同推進社長環(huán)境本部長

計劃的活動方針和目標８【意圖】○實現(xiàn)潔凈的商品,工廠(環(huán)境污染的防患未然和提高形象)○占先于EU指令(2006年禁止使用鉛焊料)等的法規(guī)制○強化制造力和展開創(chuàng)出無鉛商業(yè)Ｏ公司Ｂ公司Ｃ公司Ｄ公司Ｅ公司Ａ公司以集結全部力量世界上最先行的工作來同時實現(xiàn)“對全商品導入無鉛焊料”和“強化制造～現(xiàn)行以上的質量,最短L/T(LeadTime產(chǎn)品設計至實際

投產(chǎn)時間)”

Ｇ知財推進WG技術開發(fā)WG材料采購WG技術展開WG可靠性評價WG技術部會推進部會關聯(lián)職能,海外公司,共榮公司【活動方針】工序導入規(guī)格書的發(fā)行 Sn-Cu焊料浸流工序 Sn-Ag-Bi-In焊料軟熔工序 Sn-Ag-Cu焊料浸流工序 Sn-Ag-Cu焊料軟熔工序 Sn-Ag-Cu焊料混載工序 Sn-Zn-Bi焊料軟熔工序

軟熔溫度仿真技術的開發(fā)焊料再循環(huán)技術的開發(fā)接合質量評價方針發(fā)行

無鉛電子零件質量評價準則發(fā)行無鉛電子零件認證登記制度開始ュョ技術展開促進、實證活動開設,運營技術學校 00/9 西日本校(門真生技本部)開校 01/4 新加坡校(MASTEC)開校 01/11 西日本校擴張充實(南門真遷移) 01/12 東日本校(藤澤FC)開校 02/2 開始向共榮公司展開工序的開發(fā)、確立質量評價方法的標準化已申請283件 其中9件已請求審查

實施焊料材料許可

Sn-Ag-Cu,Sn-Ag-Bi-In知識產(chǎn)權的確立技術活動成果(實際知識)９技術活動成果(設備開發(fā)、導入)１０?軟光束

(局部焊接) (產(chǎn)業(yè)機械FA系統(tǒng))?AVC茨木導入?現(xiàn)在在擴大銷售中

?焊料再循環(huán)裝置

(使用芝麻進行氧化物分離) (AVC公司／千住金屬)?全世界擴大銷售中?國內(nèi)外約60臺導入?不純物檢查裝置

(生產(chǎn)技術本部環(huán)境生產(chǎn)技術研究所、Malcom公司)?國內(nèi)各公司

約10臺導入?浸流焊料厚度測量傳感器 (生產(chǎn)技術本部環(huán)境生產(chǎn)技術研究所)?松下G國內(nèi)外 35生產(chǎn)線展開?浸流焊料噴射嘴 (生產(chǎn)技術本部環(huán)境生產(chǎn)技術研究所)?AVC公司內(nèi)部

44臺導入?均一加熱軟熔裝置 RSA、RSN (FA公司／松下電工)?2002年4月導入開始 當初COF基板安裝用?推拉試驗裝置?重復彎曲試驗裝置

(生產(chǎn)技術本部環(huán)境生產(chǎn)技術研究所)推拉彎曲導入實績設備名(聯(lián)系地址)接合機械的接合焊接粘結接合釬焊壓焊熔焊焊接硬釬焊母材不溶釬料的熔點450℃以下對接合材料(母材)的接合面間隙,澆注熔點比母材低的釬料(焊料),使機械地,電氣地接合。焊接的機制(1)第2章

焊接的基礎焊接工序③熔化焊料在接合面上濡濕開①對加熱過的接合面供應焊料和焊劑②焊劑還原除去接合面的氧化膜④熔化焊料與基板銅箔及零件電極互相擴散,

在界面上形成Cu-Sn合金層⑤焊料冷卻凝固,焊接完畢焊料被接合材B被接合材A接合金屬表面氧化物(O)焊劑氫離子(H+)水蒸氣(H2O)金屬(Cu,焊料等)鹵素鹽,

金屬皂有機酸離子鹵素離子焊料焊接區(qū)(Cu)焊劑１１好的焊接是什么1.熔化焊料與母材融合得好。2.由于焊料的毛細管現(xiàn)象易于浸透。3.接合面機械地穩(wěn)定。

濡濕性界面合金層焊接的機制(2)所謂濡濕是在接合界面形成合金層。

(1)母材,焊料各各的表面張力(2)母材與焊料之間的界面張力(3)焊料與母材的金屬學的融合性(合金化傾向)(4)母材的表面狀態(tài)(污垢,氧化膜等)(5)焊接作業(yè)條件影響濡濕性的因素接觸角θ小接觸角θ大a)濡濕性佳b)濡濕性不夠所謂界面合金層是,熔化焊料與母材的Cu互相擴散,在接合界面形成Cu-Sn的合金層互相擴散的模型圖合金層

約5μm焊料焊接區(qū)焊接區(qū)(Cu)焊料焊劑形成金屬間化合物層是濡濕＝接合的必需條件,

不過因為化合物層一般硬而脆,以薄為佳。厚的原因是:

①焊接溫度高,時間長。

②

使用產(chǎn)品時長時間放在高溫下。CuSn１２焊接的機制(3)１３焊劑的作用1. 在焊接之前由金屬表面除去氧化膜和油脂類減少表面張力。2. 在焊接時的作業(yè)溫度之下防止再氧化。焊劑焊料絲狀焊料時成分作用松脂激活劑觸變劑溶劑焊劑橡膠松脂合成松脂鹵素化合物蓖麻油除去氧化物粘合劑除去氧化物觸變性調整乙二醇系乙醇系溶解固態(tài)分的基礎有機酸把焊劑與金屬粉混和成膏狀焊料焊劑焊膏時焊劑的形態(tài)在中空的焊料內(nèi)部包藏焊劑于前工序涂焊劑焊劑焊料棒狀焊料時稱

呼含氯量(wt%)特

征RA

(MIL)濡濕性佳,但如果不洗滌,后來有腐蝕的可能性B

(JIS)RMA(MIL)濡濕性稍差,但焊接后不用洗滌A(JIS)1X1010絕緣電阻(Ω)活性弱活性型0.5～10.1～0.5焊劑的分類1X1011

SnPb328℃232℃焊接的機制(4)現(xiàn)行的Sn37Pb共晶焊料是什么焊料的歷史? 5000年前的青銅器時代起使用。? 在紀元前300年前的羅馬遺跡,8世紀的正倉院皇室珍藏品和奈良的大佛也使用。 錫62%,鉛38%的組成,與現(xiàn)在的共晶焊料相同。? 用于一切電子機器的安裝用焊料,為世界標準。Sn-Pb２元共晶,特長為1.

熔點低,接合作業(yè)容易。2. 機械的,電的性質好3. 濡濕性好。接合界面穩(wěn)定。4. 容易修理。5. 低價格。１４共晶點Sn61.9%183℃液相固相Sn-Pb狀態(tài)圖焊接的共通工序

１５工序釬焊烙鐵(＋機械手)局部加熱裝置軟熔爐

供應膏狀焊料浸流裝置

(溶化器和浸漬槽)供應棒狀焊料軟熔爐+浸流裝置

供應膏狀,

棒狀焊料用途、安裝形態(tài)焊料設備工序涂粘著劑SMD安裝粘著劑硬化基板反轉零件插入(C&C)浸流焊接焊料印刷SMD安裝軟熔焊接兩面基板時,反轉后,重復上述工序軟熔工序浸流工序局部浸流焊接局部軟熔焊接浸流/軟熔混載浸流

(熔融焊料浸漬)軟熔

(膏狀焊料加熱)局部加熱少量生產(chǎn),修理,單零件及其他弱耐熱零件,后來安裝對應及其他手提,移動商品器件等(數(shù)字控制高頻等)產(chǎn)業(yè)用,系統(tǒng)商品等(大規(guī)模CPU復合控制等)固定式AV,電化商品等

(電力,電源操作電路等)

單面基板兩面基板兩面基板兩面基板插入零件安裝零件(SMD)插入零件SMDSMDSMD＋插入零件單面基板單面基板SMD釬焊烙鐵原因架橋焊料球不濡濕離開裂紋クラック芯片分離氣泡腐蝕遷移設計不良,材料不良,作業(yè)條件設定不適,作業(yè)管理不足運輸時的振動,沖擊,設想外使用條件機械的應力(振動,沖擊,彎曲,扭轉,載荷),熱應力(高溫,溫度急變)的持續(xù),反復外部氣氛(腐蝕性氣體,

水分...)經(jīng)時惡化不妥現(xiàn)象出貨前發(fā)現(xiàn)的不妥市場初期不妥外觀不良(架橋,焊料球,不濡濕,紅眼,氣泡,芯片分離,裂紋,離開...)裂紋,剝離腐蝕,遷移,金屬須,裂紋,剝離焊接不妥的代表事例１６主要原因不濡濕濡濕不足紅眼(浸流)(軟熔)焊接面的氧化,污垢(浸流)噴流與基板的接觸不適當(角度,速度,時間)

(所謂紅眼指基板的焊接區(qū)上不附著焊料,看見紅色銅板的狀態(tài))使用活性型的焊劑選擇濡濕性好的焊料防止金屬面的氧化架橋(浸流)(軟熔)冰柱(浸流)? 焊膏流出與旁邊連接? 由于軟熔時的急速加熱,焊膏被焊劑沖走。? (浸流)二次噴流形狀,基板速度不適當。 (所謂冰柱指焊料由引線的先端突出成冰柱狀或角狀的狀態(tài))基板焊接區(qū),印刷掩膜尺寸軟熔溫度曲線設置虛設焊接區(qū)焊料成分管理

焊料球(軟熔)? 由于焊膏中的焊劑突然沸騰,焊膏的吸濕而水蒸氣化使焊料飛散? 露出保護膜上的焊料沒有去處留下珠球。預熱條件的適當化焊膏的吸濕防止印刷面積的適當化芯片分離(軟熔)? 由于左右的焊接區(qū)的圓角間表面張力不同(焊料量,濡濕性)或熔化時間差,拉向一方。焊接區(qū)尺寸的適當化(使焊料附著量少一點)充分的預熱和防止急加熱提高安裝位置精度防止零件電極的氧化基板面的均一加熱裂紋,剝離(浸流)(軟熔)? 由于焊料附著不足或高溫狀態(tài)的持續(xù),對結晶粗大化或接合界面合金成長而變脆的地方,熱應力或機械應力反復作用時,由于金屬疲勞引起破裂或界面剝離。焊料材質的選擇適量的焊接條件基板材質(熱膨脹系數(shù))不把焊接溫度提得過高對策例不妥現(xiàn)象和有關工作法焊接不妥原因和對策(1)１７離開(浸流)? 零件引線鍍層的無鉛化? 縮小基板焊接區(qū)徑減小凝固收縮的影響。? 浸流焊接后急冷以防低熔點金屬的移動偏析· 選熔化溫度幅度窄的焊料氣泡(浸流)? 縮小插入孔徑? 浸流的波形狀? 焊劑的預熱? 氣體的泄氣孔腐蝕(浸流)(軟熔)? 使用弱活性型的焊劑? 焊接后的基板洗滌? 選定強于腐蝕的焊料材質遷移(浸流)(軟熔)? 焊接后的基板洗滌焊料圓角凝固時,熔點低的Pb和Bi等,偏析于最后凝固的焊接區(qū)界面,由于凝固的收縮應力剝離? 零件引線與插入孔的間隙太大夾著空氣。? 焊劑熱分解時產(chǎn)生的氣體脫不透。以下的物質經(jīng)過長時間腐蝕銅箔和引線? 吸了濕的活性焊劑的殘渣? 空氣中的腐蝕性氣體(氯氣,亞硫酸氣等)基板的電極間在濕的狀態(tài)下長時間附加直流電壓時,電極間的離子污染物質和水分結合為電解質,微電流流動,陽極的金屬(Cu或Ag)溶出,到達陰極析出為金屬。此金屬成長為樹枝狀。焊接不妥原因和對策(2)１８主要原因對策例不妥現(xiàn)象和有關工作法技術學校支援內(nèi)容(新產(chǎn)品)焊接區(qū)形狀,翹曲對策等熔點,質量,設備等綜合評價耐熱溫度,電極鍍層評價等先行實驗,設計試制評價,設備、工作法條件,規(guī)格設定等質量,可靠性評價標準設定基板全體,接合部初期評價熱沖擊,高溫高濕,強度等QC承認生產(chǎn)準備,教育實習完畢,生產(chǎn),質量管理體制完備日常、定期管理,檢點,改善導入批量生產(chǎn)設備,確定制造規(guī)格批量生產(chǎn)試驗,批準質量評價(外觀,強度)質量評價(可靠性)批量生產(chǎn)試制評價,工作法、設備規(guī)格,選定基板設計基板設計變更選定焊料制定導入推進計劃選定電子零件(現(xiàn)行產(chǎn)品)批量生產(chǎn)質量,運轉等綜合評價生產(chǎn)審批工作內(nèi)容現(xiàn)狀分析,目標設定,課題抽出,推進體制,投資計劃等工作法,安裝條件,評價標準等導入步驟１９第3章

無鉛焊料的導入步驟和工作工序導入規(guī)格書質量評價方針技術學校討論會實習實證個別支援設計制造支援工具技術質量信息提供、、、制定導入計劃(道路圖)２０

各公司,每個事業(yè)場整理、運用商品,機種,安裝條件,課題,對應策,日程

工作法(3系)R軟熔F浸流R/F軟熔浸流混載H局部加熱(釬焊烙鐵,光束)E其他安裝形態(tài)(6群)ASMD單面軟熔BSMD兩面軟熔C帶引線零件D帶引線零件＋下面SMDE帶引線零件＋上面SMDF帶引線零件＋兩面SMD安裝條件(注１)基

板A單面B明信片

以上大C不夠明信片大D明信片以上大E不夠明信片大兩面多層紙酚環(huán)氧玻璃環(huán)氧玻璃復合材料環(huán)氧玻璃ALIVH軟性其他零

件可靠性材

料(Ａ只有帶引線零件)B有浸流面ＳＭＤ1 有耐熱條件2 有狹間距ＱＦＰ (0.65ｍｍ間距以下)C有軟熔ＳＭＤ1 有高熱容量ＩＣ (與其他零件的溫度差大)2有弱耐熱 (230℃以下)3有弱耐熱 (220℃以下)D特殊(A消費用)B產(chǎn)業(yè)用C有特殊其他無鉛焊料的選定■選定條件 MUST:電、機械特性,質量、可靠性,環(huán)境負荷 WANT:焊接性(熔點,濡濕),安裝性,費用,專利及其他■選定經(jīng)過 Sn-Pb→Sn-X 由于Sn單體為高熔點(232℃) 1.Sn２元系選定: Sn-Ag系 (221℃)基本組成

Sn-Cu (227℃)浸流用(低費用) 2.Sn-Ag系改良: Sn-Ag-Cu (218℃)浸流、軟熔(共同使用、 高強度)

Sn-Ag-Bi-In (213℃)軟熔用(高濡濕) 3.低熔點化改良: Sn-Ag-Bi-In改 (206℃)軟熔用

Sn-Zn-Bi (197℃)軟熔用２１推獎無鉛焊料綜合評價２２F,R①熱特性熔點(液相線)183℃218℃206℃(214℃/3In)197℃③機械特性抗拉強度(室溫)蠕變(125℃)延伸率35%46%30%40%④潤濕性基板(擴散率)90%85%86%80%⑤質量腐蝕JISZ3284移動JISZ3284絕緣電阻JISZ3284接合強度約1kg(p0.5QFP)⑥可靠性熱沖擊(強度,○○○組織變化)○○▲～○(正在評價)恒溫恒濕60℃90%⑦安裝性作業(yè)性設備現(xiàn)狀○工序管理⑧安裝密度安裝密度○◎○○⑩專利注冊知財權公知松下／千住松下?環(huán)境共生負荷/資源

○(優(yōu))＞▲～○＞▲(劣)F:▲～○R:▲(均熱)▲～○無無無(MUST)⑨大體價格②電特性電阻17μΩ?cm15μΩ?cm14μΩ?cm12μΩ?cm4.5kgf/mm25H4000H90H94H無無無1.0×1012Ω以上1.0×1012Ω以上1.0×1012Ω以上▲～○227℃48%77%○○○松下/日本Superior▲～○無13μΩ?cm(參考1000H)無1.0×1012Ω以上現(xiàn)行Sn-37PbSn-3Ag-0.5CuSn3.5Ag0.5Bi8InSn-8Zn-3Bi評價項目Sn-0.7Cu工序F:浸流,R:軟熔FF,RRR4.5kgf/mm26.5kgf/mm28.1kgf/mm2○○○○高溫放置▲～○○○(8In正在評價)○○3.3kgf/mm2F,R(千日元/kg)F(0.6)、R(6)F(1)F(1.4)、R(10)R(15)R(11)公知(松下共同)×/○○/○○/○○/▲○/○焊接溫度＞193℃＞237℃＞228℃＞220℃＞207℃比現(xiàn)行Sn-37Pb差無鉛焊料占優(yōu)勢(MUST)

(2002年7月;參考值)▲～○(正在評價)無鉛焊料的特性和注意點從無鉛焊料材料特性面看的注意點向超過現(xiàn)行焊料的高質量、高可靠性無鉛焊料技術挑戰(zhàn)２３■高熔點(＋15～40℃)

■低潤濕(流動)性，容易氧化

浸流工序軟熔工序１８０２００２４０Sn-Zn-BiSn-PbSn-Cu２６０２２０零件耐熱Sn-Ag-CuSn-Ag-Bi-In現(xiàn)行183℃←→00.20.40.6240250260℃Sn-Pb現(xiàn)行Sn-Ag-Cu熔點潤濕劣零交叉時間潤濕好軟熔溫度領域浸流溫度領域對零件的熱損害再加熱剝離,強度劣化通孔上升,不潤濕架橋焊料球,空白拉起,縮孔焊料單價之差屬可通過以重新研究改善設計、工作法、工序管理提高材料利用率來吸收的范圍。價格吸收的工作為重要。上列價格為2002年2月時的大約價格,隨著今后使用量的增大,估計會降低。焊料的購買價格每張基板的焊料材料費的變化無鉛焊料的價格無鉛焊料,由于比重為現(xiàn)行的約90%,實使用量,價格均為此數(shù)值的90%。２４適于無鉛焊料的基板設計(1)應考慮的無鉛焊料的特性特性1.焊接溫度高。(比過去的焊料高10~15℃)基板翹曲電子零件的損傷

紅眼,架橋,

芯片分離,焊料球3. 容易受零件、基板電極的Pb,Bi,Cu等的雜質的影響。(形成低熔點化合物)接合部的剝離,強度劣化

(另外,由于銅的紅眼,架橋)2.濡濕性,擴散性不好。表面張力大。比重小

(擴散性為過去焊料的60~90%)對質量的影響圖形設計事例(布線,焊接區(qū)形狀)1. 防止浸流插入零件離開,紅眼焊接區(qū)徑小一點過去的焊料

D=d+0.7mm無鉛焊料

D=d+0.2～0.4mm

2. 防止浸流QFP架橋 QFP傾斜45%。 設虛設焊接區(qū)。

圓弧的焊接區(qū)的圖虛設焊接區(qū)基板的前進方向盡可能擴大焊接區(qū)間隔,

使鄰接部形成點接觸。3. 防止軟熔芯片分離 基本上照過去一樣。 使保護膜開口部靠近里面。(無鉛焊料用焊接區(qū)的例)(過去的焊接區(qū)例)0.70.80.70.60.80.6２５適于無鉛焊料的基板設計(2)防止基板翹曲基板材質,焊接區(qū)表面處理零件選定?浸流: 大的基板,承載重量零件的基板,在基板的中央部分準備可墊上翹曲承(翹曲梁)的空間。?共通: 布置零件時考慮盡量使熱容量均勻分布。?分割用的切痕或薄的多層基板容易受軟熔熱而翹曲,考慮形狀尺寸。?含有Pb或Bi等的校平器處理使接合可靠性降低,需要代替處理。 (Cu預先焊劑,Sn/Cu校平器等)?選有260℃的耐熱性的零件(浸流用者為MUST)。軟熔用者也盡可能選定高耐熱零件。?對長的零件(連接器等),樹脂膜的膨脹系數(shù)選近于基板者。?引線的鍍層要不含鉛的。?也要注意基板耐熱。特別是關于吸濕狀態(tài)下的軟熔峰值溫度,參閱下表。２６1. 耐熱性因為焊接溫度比過去高(要看焊料材料,浸流工作法高0~10℃,軟熔工作法高10~20℃),耐熱保證溫度(化學的,電的,機械的)要高。2.端子涂層的焊接性良好1.要與無鉛焊料的接合性(濡濕性,接合強度)良好。2.不要與無鉛焊料反應而形成強度低的合金層。3. 不溶解有害雜質于浸流焊料浴溶出于浸流焊料浴中時,要不降低焊接質量。特別是,要絕對避免含鉛的鍍層。4.其本身無鉛露出的端子(電極,引線)不用說,連內(nèi)部連接也以不用含Pb焊料為佳。(雖然目前還不能充分實現(xiàn))5. 不產(chǎn)生金屬須不要由于無鉛化,Sn成分提高的結果,長期高溫高濕下產(chǎn)生金屬須。適應無鉛焊料零件的選定鉛焊料無鉛焊料無鉛焊料涂層鉛焊料涂層現(xiàn)狀■ 電極鍍層的無鉛化■ 提高焊料耐熱性■ 根據(jù)“接合質量評價方針”的評價,批準電子零件電極涂層焊料２７適應無鉛焊料零件的現(xiàn)狀２８軟熔工作法比浸流工作法長時間暴露于高溫之下,因此對電子零件的熱影響大。象下列的零件,目前還不能說有足夠耐熱性,因此于選定、采用的時候,要向廠家索取最新信息研究,并且在自己公司內(nèi)以實際基板實驗。耐熱性不夠的時候,要研究采用低熔點焊料,或點焊接工作法。電子零件分立零件半導體組件鍍層材質Sn,Sn-Cu,Au等Sn-Bi,Sn-Ag-Bi-Cu,Au等耐熱性250～260℃5～10s程度230～250℃5～10s程度弱耐熱零件例軟熔加熱限制例鋁電解電容φ6.3以下Max.250℃10s以內(nèi)φ8以上Max.235℃10s以內(nèi)LED,電位器255℃以上10s以內(nèi),220℃以上40s以內(nèi)升溫速度4℃/s以內(nèi)BGA,CSPCPUMax.220℃Max.240℃材料工序導入規(guī)格的決定’02.10(予定)

工序發(fā)行日期推獎焊料材料(熔點,適用)浸流’00.6’01.5’00.6’01.5Sn-Cu(227℃,低費用)Sn-Ag-Cu(218℃,高潤濕、強度)Sn-Zn-Bi(197℃,弱耐熱))Sn-Ag-Cu(218℃,高潤濕、強度)Sn-Ag-Bi-In(213℃,高潤濕)(Ⅱ)(206℃,高潤濕)軟熔／浸流

混載’01.5Sn-Ag-Cu(218℃,高潤濕、強度)軟熔(Ⅰ)必須徹底活用,進化根據(jù)實用化實際成績的材料工序導入規(guī)格書。２９’02.6每個共通工序的接合質量課題３０6群

(安裝形態(tài))單面安裝兩面安裝單面安裝兩面安裝接合質量課題

正在重點工作【共通】 ?接合不潤濕,焊料球及其他

?對弱耐熱零件的熱損害【兩面特有】

?已軟熔面再加熱的影響

(接合剝離,強度劣化及其他)【共通】 ?接合不潤濕,縮孔,剝離及其他

?不純物溶出(Pb,Cu,Bi及其他)【兩面特有】 ?SMD耐熱,接合不良 ?通孔上升不足【混載特有】

?已軟熔面再加熱的影響

(接合剝離,強度劣化及其他) ?通孔上升不足,拉起3系

(工序)浸流(熔融焊料浸漬)軟熔(膏狀焊料加熱)軟熔／浸流

混載單面安裝兩面安裝讓已經(jīng)安裝電子零件的印刷基板通過熔化狀態(tài)的浸流焊料槽,使背面接觸焊料的波浪(Wave)的頂部,附著焊料后,冷卻凝固來粘連接合零件的工作法。浸流焊接裝置的構成單面基板的時候未加工基板插入零件(C&C)浸流焊接雙面基板的時候涂粘接材料裝載表面安裝零件粘接材料硬化翻轉插入零件(C&C)

浸流焊接為了除去焊接表面的金屬氧化物,防止焊料不濡濕或架橋,在基板背面(焊接面)均勻而且照所定的厚度涂焊劑。有泡沫狀噴出的發(fā)泡助熔劑和霧狀噴霧的噴霧助熔劑。蒸發(fā)焊劑中的溶煤并且預熱基板。波狀噴上熔化焊料使附著于基板背面上。通常由二波構成。垂直地噴上的一次波濡濕焊接部并且趕走氣體。

水平地流動的二次波整理附著焊料的波形，防止出角和架橋。冷卻凝固焊料。有自然冷卻方式和強制冷卻方式。由鈦合金等制成的鉤爪夾著基板，連續(xù)輸送機帶動基板。通常以3~5℃的傾斜接觸焊料波浪。浸流工序是什么

助熔劑部預熱部冷卻部焊料噴流部基板輸送部第4章

浸流工序３１· 提高預熱溫度?！?提高焊料溫度?！?縮短１次噴嘴和２次噴嘴的間隔防止噴嘴間的基板冷卻?！?在噴流部之上附加遮蓋防止放熱。

對應策濡濕性差· 表面安裝零件的狹窄間隙等陰的部分難于附著焊料?！?液面水平降低時多發(fā)紅眼。 太上升就在狹窄間隙部產(chǎn)生架橋· 把１次噴嘴部改良為獨立多列孔· 把輸送機速度和傾斜角最優(yōu)化?！?正確地管理噴流高度

(基板泡浸深度)無鉛焊料的特征容易引起的質量問題熔點高Sn-0.7Cu 227℃Sn-3.0Ag-0.5Cu 217℃(比較)Sn-37Pb 183℃· 與零件耐熱溫度(240~260℃)之間余裕少，需要嚴密的溫度管理?！?焊料易于氧化。由于溶進雜質,脫離共晶點· 再凝固時低熔點金屬(Pb,Bi等)偏析而產(chǎn)生離開或引起沖擊強度低下?！?通過噴流部后，以冷卻扇急冷· 進行雜質的濃度管理。無鉛焊料特有的浸流質量課題由于Sn成分的比例高,產(chǎn)生焊料槽侵食由于焊料的流動性差，難于獲得圓滑的噴流上面或穩(wěn)定的波峰·由SUS304變更為SUS316?！ばD軸和泵用鈦制· 噴嘴形狀的研究· 也有用電磁感應方式等代替泵和螺旋槳３２預熱溫度為確保良好潤濕，將足夠的預熱溫度保持在一定的范圍內(nèi)是特別重要的。焊料槽溫度要求基板表面的零件溫度保持在低于保證的

耐熱溫度，同時確?；灞趁鏈囟葹?50℃?？s短兩個噴流部之間的距離，確保把第1波與

第2波之間的溫度下降控制在55℃以內(nèi)。使用Sn-Ag-Cu焊料時，也可以停止使用第1波。250195

100停止使用1次噴流時預熱第2波噴流噴流之間第1波噴流332542512522249250248245212461244242焊料槽溫度℃250252254Sn-Ag-CuSn-Pb共晶110±10℃100±10℃100±20℃Sn-Cu設定浸流工序條件(1)基板溫度廢品率３３基板背面溫度℃基板背面溫度℃焊接廢品率Sn-Ag-CuSn-Pb共晶254±2℃254±2℃240±5℃Sn-Cu設定浸流工序條件(2)傳送帶傾斜角傳送帶速度速度太慢會造成QFP端子部短路，速度太快會造成焊接區(qū)露出銅板和連接部短路。應該全面平衡焊接質量和生產(chǎn)率，然后決定傳送帶速度。根據(jù)經(jīng)驗，跟原來的Sn-Pb共晶焊料速度相同就可以了。(1.2～1.8m/min)在3～5°范圍內(nèi)，邊觀察凸起形狀和焊接質量，邊發(fā)現(xiàn)最佳值。焊料浸漬深度無鉛焊料清除浮渣的次數(shù)較多，液面容易下降。一旦液面下降后，露出銅板的缺陷會急驟增加，因此，液面管理特別重要。?液面高度管理范圍標準高度±0.5mm 必須通過添加焊料來調整。0～0.180.2～0.380.4～0.580.6～0.78焊料液面降低(mm)焊料液面管理紅眼睛ＱＦＰ短路調諧器短路１２３最優(yōu)領域一次噴流一次波一次噴嘴二次噴嘴0.1～0.8mm二次噴流0.8～1.6mm印刷基板

t1.6mm二次波浸漬過淺會造成潤濕不足，浸漬太深會造成溢出表面。調整方法 ?控制液面高度?噴流泵壓力

?噴嘴單元的安裝高度。３４焊接廢品率浸流工序導入規(guī)格概要管理點、留意點印刷基板確認基板表面處理焊劑與二次焊劑之間是否有互熔性和基板是否吸潮氧化。在改善兩面和多層基板的潤濕性、擴散性方面，Sn-Cu系的矯平處理也是富有成效的。(NIHONSUPERIORSN100L)在使用經(jīng)過含Bi或Pb的電鍍鍍層處理后的電子零件時，應該事先確認接合可靠性。原則上選擇無鉛鍍層品。零件安裝機推獎焊劑

田村化研CF-110VH-2A加熱器部件預熱溫度110±10℃預熱溫度100±10℃推獎焊料推獎焊料焊料槽內(nèi)不純物的使用極限濃度(應該定期進行成分分析)Cu0.4～1.0%、Bi0.20％以下Cu1.0％以下、

Bi0.05％以下Ag2.8～3.2％Ag0.05％以下基板從焊接裝置出來后，進行強制性空冷。釬焊烙鐵溫度370±10℃。附帶溫度控制功能的為50～80W。推薦絲狀焊料∶千住金屬M705推獎釬焊絲：NIHONSUPERIORSN100C直徑0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0mm使用插件測試器。注意探測針端頭磨損。M708NP303T使用Sn-Ag-Cu系焊料時使用Sn-Cu系焊料時初期投入用批量生產(chǎn)追加用初期投入用批量生產(chǎn)追加用釬焊烙鐵釬焊絲檢查裝置NihonGenma

直徑0.3、0.6、1.2mmNP303冷卻風扇構件／設備工序流程電子零件焊劑棒狀焊料Pb0.30％以下、Zn0.01％以下Pb0.50％以下、Zn0.01％以下SN100CSN100CeNIHONSUPERIOR

千住金屬M705３５接受基板電子零件安裝零件焊劑涂焊劑預熱焊料焊接冷卻檢點／修理檢查浸流工序、設備最佳化事例對由于高熔點,低潤濕性,不純物熔融的質量課題的全面解決①②③④P⑤1次2次噴流噴嘴⑥250℃100℃無鉛焊料現(xiàn)行Sn-Pb３６①預熱,約提高20℃②1次噴嘴獨立多列孔(高潤濕性)③2次噴嘴間狹間距(抑制溫度下降),管理、檢查液面高度(±0.5)④冷卻⑤不純物管理基準、檢查(Pb,Cu,Bi)

⑥清除氧化物管理極限熔入不純物的原因成分檢查方法不純物造成的影響浸流焊料槽內(nèi)熔入不純物后，會造成質量下降出現(xiàn)廢品，因此，在批量生產(chǎn)時必須注意管理。

以下為目標值，應該確認每個產(chǎn)品的質量后再作出決定。① 無鉛焊料的熔體溫度通常高于原來的Sn-Pb共晶焊料，因此，有較多的Cu從基板焊接區(qū)熔入。② 電子零件的引線鍍層中含有的Pb和Bi等金屬熔入。(當然，這里也預計到會混用Sn-Pb鍍層零件)③ 焊料槽內(nèi)誤投入原來的含鉛焊料。每周用不純物簡易檢測器進行1次抽樣檢查，當Cu濃度超過

管理極限時，投入低Cu成分的焊料。Pb和Bi的成分超過時，部分或全部更換熔融焊料。

Pb、Bi、Cu基板浸流工序不純物管理、檢查３７Pb,Bi使用Sn-Ag-Cu系焊料時使用Sn-Cu系焊料時浸流工序批量生產(chǎn)管理要領３８不純物センサーPb濃度NG(不行)時Ｃｕ濃度浸流工序不純物檢測器作為使用浸流焊料進行批量生產(chǎn)質量管理的工具，必須每天實施檢查、數(shù)據(jù)分析。利用混入Pb、Bi等不純物后焊料熔解開始溫度、凝固結束溫度降低的特點，

表示浸流焊料槽取樣的焊料熔解溫度曲線。同時，判斷是否符合標準值。３９焊料不純物傳感器焊料通過使用芝麻分離氧化物后的再利用經(jīng)特殊加工處理后的芝麻跟焊料浮渣混合，加溫，然后進行攪拌，分離焊料和氧化物。焊料可當作簡易鑄模澆注棒焊料再利用。

大約回收焊料88％氧化物經(jīng)特殊加工處理后的芝麻對表面的吸附作用焊料芝麻分離氧化物

和焊料重的焊料下沉再利用焊料芝麻油分的

還原作用芝麻的分離機理４０焊料再利用設備第5章

軟熔工序軟熔工序的定義這是一種基板上印刷涂敷焊膏(焊錫膏)，在它的上面貼裝表面安裝零件，然后穿過軟熔裝置(爐)，進行熔融凝固處理的焊接方法。使用單面基板時焊膏印刷軟熔裝置用糊狀焊劑跟直徑20～50μm的顆粒狀焊料混合而成的一種漿料。這是一種基板上復蓋一塊在需要印刷焊膏的部位開設著窗口、厚0.1～0.2mm的金屬模板(金屬掩模)，用聚胺酯橡膠或金屬刮刀(刮輪)推動焊膏進入模板窗口，轉印到基板的工藝。這種裝置是利用紅外線或熱風加熱基板，使焊膏中的焊劑迅速活化，清除基板焊接區(qū)或零件電極金屬表面的氧化膜，然后熔融焊料，在基板與零件電極之間形成凸起形狀后進行冷卻，凝固固定。焊料印刷工序刮刀焊膏金屬掩模印制電路板被印刷的焊料刮刀移動方向印刷焊膏貼裝表面安裝零件軟熔焊接印刷焊膏貼裝表面安裝零件軟熔焊接印刷焊膏貼裝表面安裝零件軟熔焊接基板翻轉使用兩面基板時４１①

適應弱耐熱零件的低熔點焊料工序

②均一加熱、抑制氧化工序,軟熔爐實用化

⊿T<10℃

軟熔裝置

工序條件

⊿Ｔ基板引線ｔ時間現(xiàn)行高峰溫度固定軟熔工序質量課題Sn-Ag-Bi-In低熔點化(206℃)

213℃Sn-Zn-Bi197℃零件耐熱臨界溫度領域240250200Sn-Ag-CuSn-Ag-Bi-In218℃弱耐熱230220提高耐熱溫度Sn-Zn-Bi

大氣軟熔,無Au鍍層４２℃溫度現(xiàn)行熔點183℃溫度潤濕性佳80％90％④峰值溫度

熔點⑥冷卻速度②預熱溫度①升溫速度③預熱時間時間⑤加熱時間零件耐熱臨界溫度領域軟熔溫度分布條件設定４３溫度固定方法溫度測定部位熱電偶跟原來焊料的區(qū)別是，無鉛焊料熔融溫度與零件耐熱溫度之間的差異不大，因此應該特別注意基板的熱分布設計(零件布局設計)和焊接裝置的溫度控制。? 用粘結劑(FA公司生產(chǎn)的MR811)或高溫焊料將熱電偶固定在測定點上。用耐熱膠帶粘壓的方法容易使熱電偶接點浮起，不太理想。按照下述的立場，選擇3～6個部位。①不容易升溫的部位 ?零件密集的部分 ?大型零件(QFP的封裝部和引線部) ?BGA或CSP的背面(隱蔽面)②容易升溫的部位 ?周圍無部件的基板面③弱耐熱零件 ?鋁電解電容器頂部熱容量小，電動勢大，耐熱性的元件。K種(CA線)φ0.1mm最合適。使用不同固定方法的測定值偏差(經(jīng)驗值)由于不能對QFP封裝表面等進行焊接的原因，當然要使用粘結劑。? 測量BGA或CSP背面的溫度時，預先將熱電偶安裝在基板面上()，然后放上零件，進行安裝。? 熱電偶的引線部也用粘結劑或耐熱膠帶固定在基板上，防止對測定點施加張力。

詳細內(nèi)容，請參照回路實裝研究會編輯的「SMT手冊作業(yè)篇(3-1)軟熔裝置」的「4.溫度分布」項。軟熔溫度分布測定方法(1)４４使用熱電偶尖端點焊K熱電偶注意事項必須將尖端跟測定部位接合?。希耍危侨w尖端部①使用高溫焊料時②使用粘結劑時(千住金屬工業(yè)∶＃295等)(芯片粘貼用高溫硬化型粘結劑)?

基板銅箔、軟熔后的零件引線根部等能夠焊接的部位?零件表面等不能夠焊接時?帶散熱板零件引線等不容易焊接時全長=6m左右接合方法軟熔溫度分布測定方法(2)４５溫度偏差的容許量小無鉛焊料的熔點高于原來的SnPb共晶焊料溫度上升公式Ts=Ta-(Ta-To)e-mt

Ts:到達溫度 t:經(jīng)過時間 To:被加熱體初期溫度 m:傳熱等效系數(shù) Ta:加熱爐氣溫度1)通過增加熱風供應量 減少風速不均勻 有效地回收低溫熱風，防止To下降2)提高余熱結束溫度，確保增加Ta跟電子零件耐熱溫度之間的差異不大容許溫度偏差ΔT= (弱耐熱零件保證溫度)-(焊料熔點+確保良好焊接而增加10℃左右)

-溫度測定誤差等需要有能夠對整塊基板進行均勻加熱的軟熔裝置軟熔裝置的要求條件220200180⊿T≦15℃⊿T≦8℃⊿T≦28℃⊿T≦42℃SnAgBiIn系210℃弱耐熱零件保證溫度(240℃左右)SnAgCu系217℃SnPb共晶

183℃SnZnBi系197℃240熱容量偏差造成的溫度偏差熱容量A＞B＞CTo軟熔加熱時間加熱時間(sec)熱容量C熱容量B熱容量AΔT(B-C)TaΔT(A-C)軟熔裝置的要求條件４６焊料熔點℃到達溫度無鉛釬焊膏

電子零件

焊料印刷安裝零件軟熔

檢查

金屬掩模

軟熔裝置

檢查裝置

電子零件安裝機

?高速機

?多功能機

零件安裝條件∶與從來膏狀焊料同等水平則可

?直接接觸焊接部位時，要注意探針接觸部的劣化(壽命)。工序流程

設備／構件

工序規(guī)格(條件)例(必須根據(jù)使用焊料的情況另行設定)印刷基板

修理

釬焊烙鐵

釬焊絲

印刷機

印刷基板

零件電極電鍍規(guī)格

軟熔溫度設定

材質鈹鋼或同等以上的材料表面處理材質硬化后鍍金處理加壓力0.87N/根規(guī)格例焊料組成焊料絲形(φ)制造廠件號

Sn-Ag-Cu0.3、0.6、1.2使用釬焊絲

檢測器探針焊接區(qū)表面處理

印刷條件

制法∶加成，激光

厚度∶印速刷度印壓、壓入量刷帚角度刷帚材料※跟原來的焊膏相比，具有比重小、體積大的特點，因此厚度變薄。光學式檢測器?必須重新設定部分參數(shù)(不過，要根據(jù)使用的檢測器而定)?！从∷⒃O備

釬焊絲

釬焊烙鐵

白光941帶溫度控制功能制造廠件號備考基體材料

※必須充分評價接合可靠性。Pd,Sn-Bi Sn-Pb帶引線零件(QFP,SOP等)芯片零件

Sn Sn-Pb機構零件，連接器關系

Ag,Sn,Au Sn-Pb零件

推獎

替代前暫時使用※(※包圍氣:大氣)焊料液相線溫度

時間(sec)(℃)預熱容許溫度(～℃)預熱時間

加熱時間

(20sec以上)軟熔容許溫度下限(焊料液相線溫度+10℃)(零件主體等)

溫度最上升的地方溫度最難上升的地方(焊接接合部)軟熔容許溫度上限零件耐熱保證溫度以下也可以使用其他廠家規(guī)格相同的產(chǎn)品４７軟熔工序導入規(guī)格概要溫度焊膏印刷混載工序的定義這是一種對兩面分別裝載插裝零件和表面組裝零件的基板(混載基板)進行焊接的工序。適用于高密度安裝要求的基板。雖然每個工序的浸流方法、軟熔方法都相同，但是，軟熔加熱后再進行浸流加熱這種混載獨特的負荷會影響焊接部位，存在著造成質量問題的不利因素，應該注意。單面混載基板的工序流程單面混載基板兩面混載基板焊膏印刷安裝組裝零件軟熔焊接安裝插裝零件(C&C)浸流焊接基板翻轉基板翻轉安裝組裝零件軟熔焊接涂敷粘結劑安裝組裝零件硬化粘結劑安裝插裝零件(C&C)浸流焊接兩面混載基板的工序流程４８第6章

軟熔／浸流混載工序混載工序的質量課題(再加熱剝離)軟熔焊料面〈剝離的三大要因〉軟熔后浸流焊料(混載)〈接合部剝離現(xiàn)象〉

反轉防止桿

基板QFP(□20120pin)焊料接合部

剝離零件鍍層SnPb鍍層溫度高溫時，焊接接合部的強度降低(形成低熔點Pb合金)應力零件、基板熱應力變形(來自一方的突然加熱?冷卻)××〈對策～單獨或者復合〉① 使用軟熔用焊料Sn-Ag-0.5Bi-8In② 改造浸流裝置(從上面冷卻)③ 零件尺寸的小型化(QFP方面為18mm□以下)

零件鍍層無鉛化浸流上面噴出口軟熔側基板面150℃４９低熔點焊料導入條件總結Sn-8Zn-3BiSn-3.5Ag-0.5Bi-8InNi/Au鍍層Cu焊接區(qū)現(xiàn)行接合部的使用溫度

恒溫恒濕需要對粘附鹽分采取措施擴大實用再加熱的影響(混載基板)本公司其他公司擴大使用條件90℃以下

視商品而異視商品而異

未評價極限值

60℃90%以內(nèi)需要

85℃以下

(1000cyc)40℃90%以內(nèi)需要

125℃以下

(1000cyc)60℃90%以內(nèi)相同于現(xiàn)行的

－需要冷卻(144℃以下)需要冷卻(144℃以下)相同于現(xiàn)行的

(熔點以下)－數(shù)字TV電視機、

液晶顯示器筆記本電腦、電視機－筆記本電腦(NEC)2次電池(SONY)無－85～150℃85～150℃擴大循環(huán)次數(shù)－在導入條件

下應用在導入條件

下應用九州松下松下壽AVC公司TSPD等５０現(xiàn)狀使用條件實績將來第7章

局部加熱工序５１7.1局部焊接方式的比較

局部焊接的目的 1.以附加、修整、修理的形式只對特定的零件進行焊接 2.焊接弱耐熱零件 3.能夠對周圍零件不加熱地進行焊接 4.以最少的設備投資進行焊接裝置的種類不同目的要求的適應性特

征激光(YAG、半導體)附加帶引線零件時使用。只有一個噴嘴，因此條件管理難以捉摸照射直徑可以縮小到φ0.3，因此適用于微型弱耐熱零件照射區(qū)域可呈線狀面狀，因此適用于附加QFP需要符合零件形狀的加熱器。生產(chǎn)率高?？梢酝瑫r加壓固定和加熱，能夠進行不發(fā)生懸浮的焊接。靈活地適應生產(chǎn)機種的更改不需要設備投資。依靠個人的技術水平。適用于修整作業(yè)。1234浸流點焊裝置局部軟熔裝置釬焊烙鐵非接觸式接觸式氙燈熱滑塊脈沖加熱器機械手方式手工作業(yè)絲狀焊料Sn-Ag照射時間∶10秒焊膏Sn-Ag這是一種用透鏡把熱源燈發(fā)出的熱能會聚后進行局部加熱的方法，能夠只對必要的部分加熱，因此，焊接時不會給弱耐熱零件帶來熱損害。擁有氙燈光源的面加熱型(軟光束SB)和半導體激光光源的點加熱型(軟光束RF)兩種設備。設備外貌生產(chǎn)廠家松下產(chǎn)業(yè)機器株式會社FA系統(tǒng)事業(yè)部面加熱例子(芯片零件的軟熔)點加熱例子(插裝零件的點焊)レンズレンズ透鏡光束撓性基板芯片零件IC芯片溫度∶220℃IC溫度∶120℃研模照射范圍透鏡印制電路板連接器

供應絲狀焊料<軟光束><烙鐵>60W烙鐵4秒/點背部凸起不足研模60WLD2.3秒/點凸起良好角狀物光束軟光束局部加熱焊料的例子５２熔點高Sn成分多無共晶提高烙鐵頭溫度迅速冷卻凝固凝固溫度有范圍限制縮短焊劑的活性時間外表不平滑，容易形成角狀物凸起部分產(chǎn)生縮孔烙鐵頭壽命短(是原來的1/2～1/3)焊料潤濕不良，

焊料容易發(fā)生橋接凸起形成不良焊劑或焊珠容易飛散容易引起部分熱損傷烙鐵頭的鐵鍍層容易引起氧化、腐食1.烙鐵頭的設定溫度不能太高也不能太低37010℃2.減少烙鐵頭的溫度變化使用供熱量大的烙鐵(80W左右)附帶響應迅速的溫度控制功能3.迅速進行手工作業(yè)限制在3秒鐘以內(nèi)。長時間加熱會損傷零件4.堆焊的程度不得超過必要范圍凸起部分過大將會產(chǎn)生縮孔5.用熱板或熱風預熱基板50℃～60℃6.準備長時間(例如30分鐘)不使用烙鐵時，應擦除臟物，用新焊料潤濕端頭，然后切斷電源。防止氧化手工焊接工序(質量課題和對策)５３手工焊接工序(質量課題和對策)選定釬焊烙鐵焊料材料鉻鍍層如上述所示，附帶溫度控制功能焊料鍍層推薦的釬焊烙鐵鐵鍍層(250～300μm)烙鐵頭斷面希望使用跟原來焊接(浸流、軟熔)相同的材料，不過當加工現(xiàn)場使用各種基板時或者使用焊料材質不明的基板時，使用下表中的任何一種的話都不會影響實際使用。Sn-Zn系在作業(yè)性、耐環(huán)境性方面不太理想。推薦使用的手工焊接用絲狀焊料銅棒部５４廠家產(chǎn)品編號白光(株)937系列941系列(株)JapanUnix107系列材質廠家產(chǎn)品編號線形Sn-Ag-Cu千住金屬工業(yè)M7050.3、0.6、1.0NihonGenmaNP303Sn-CuNIHONSUPERIORSN-100C-1010.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0無鉛焊料是屬于一種新技術，因此在導入時應該充分評價確認質量?可靠性，這是絕對必要的。第8章

質量可靠性評價方法５５焊接完成(潤濕、露出銅板、橋接、焊料球、空白、

裂紋、縮孔、拉起等)安裝精度(錯位、立碑)接合強度(初期狀態(tài))接合部可靠性(機械性疲勞、熱疲勞、低溫脆性、耐蝕性)離子遷移晶須零件的熱破壞、熱劣化焊料組成變化零件電極鍍層材料變化焊接溫度變化外觀觀察斷面觀察剪切試驗拉伸試驗沖擊、振動、彎曲、

蠕變、熱沖擊、

高溫擱置、低溫擱置、

腐蝕試驗結露循環(huán)試驗高溫高濕試驗零件耐熱試驗無鉛焊料的變化情況必須評價的質量項目試驗評價方法５６檢查?試驗檢查?試驗裝置對象質量缺陷外觀檢查 肉眼● 放大鏡 顯微鏡潤濕上升、露出銅板、橋接、角狀物、

焊料球、氣泡、裂紋、縮孔、拉起透視檢查

X線檢查裝置BGA?CSP等的未接合、空白斷面檢查● 顯微鏡

+切斷機、研磨機裂紋、縮孔、拉起、縮孔空白、

界面組織粗大化、偏析接合強度檢查● 試驗、彎曲拉壓試驗機 落錘式?jīng)_擊試驗機 蠕變試驗機接合部剪切強度、剝離強度蠕變載荷疲勞檢查

熱變形疲勞

機械變形疲勞● 熱沖擊試驗機 接合強度試驗機 振動試驗機 微小剪切試驗機反復變形造成接合強度下降溫度濕度試驗機

高溫擱置

高溫高濕

低溫擱置

溫度試驗裝置(恒溫槽) +接合強度試驗機高溫下的結晶粗大化／

偏析造成接合強度下降晶須、遷移低溫脆性腐蝕試驗

鹽水

腐蝕性氣體 風化試驗機 氣體燃燒室焊料的腐蝕接合質量的檢查?試驗方法外觀檢查斷面檢查非破壞檢查接合質量的確認?檢查例子５７○使用顯微鏡

(45°旋轉透鏡等)

倍率:50~300○拉起,裂紋,縮孔,

濕潤上升等的確認(縮孔)(拉起)○使用顯微鏡

(金屬顯微鏡透鏡)○拉起,裂紋,縮孔,空白等的斷面上的

觀察。(裂紋,空白)(拉起)○使用微焦點

X-ray檢查裝置

倍率:14~200○空白的確認(裝置外觀)空白(根據(jù)EIAJ-ET7403、IEC60068-2-21)(根據(jù)EIAJ-ET7403、IEC60068-2-21)用尖端0.5R的刀具，以0.5mm速度平行于基板地壓向芯片零件長邊的中心部，測量接合部剝離破壞時的載荷。用端頭230R的加壓棍，以1mm/s速度壓向自由支點之間90mm焊接著零件的基板中央，使其翹曲3mm，再緩慢地恢復原狀