无铅无铅化表面贴装工艺 讲解化表面贴装工艺 讲解

无铅无铅制造工艺中热操作的管理 制造工艺中热操作的管理

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讲座内容讲座内容

• 无铅对工艺技术的影响概述无铅对工艺技术的影响概述• 焊接工艺的挑战焊接工艺的挑战• 无铅焊接需要新的做法无铅焊接需要新的做法• 工艺设置和优化工艺设置和优化• 工艺管制和质量跟踪工艺管制和质量跟踪

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无铅技术对无铅技术对 SMTSMT 组装业的影响组装业的影响 印刷和注射工艺印刷和注射工艺 • 些微影响

• 精度要求较高• 钢网设计需要修改

贴片工艺贴片工艺 • 轻微影响• 精度要求较高

AOIAOI 检验工艺检验工艺 • 焊点反光较差• 需要重新设置参数• 员工和客户的重新培训• 现有设备可以胜任

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无铅技术对无铅技术对 SMTSMT 组装业的影响组装业的影响

返修工艺返修工艺 • 要求较精确的温度设置• TAL 控制是关键• 可能需要较快的冷却

物流管理物流管理 • 过渡期的混合物料管理• MSD 防潮管理

• 较长的受热时间

• 物料纪录、跟踪

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无铅技术对无铅技术对 SMTSMT 组装业的影响组装业的影响

波峰焊接工艺波峰焊接工艺• 无铅有明显的影响• 合金和焊剂的选择是关键• 预热设置是工艺关键之一• 可能需要氮气环境• 锡槽污染是个重要问题• 锡槽等材料可能需要更换

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无铅技术对无铅技术对 SMTSMT 组装业的影响组装业的影响

回流焊接工艺回流焊接工艺

• 无铅有明显的影响• 温度提升了 20~30oC （ 183 ~ 217oC ）• 工艺窗口缩小许多• 润湿性下降• 焊点外观粗糙• 目前设备能够胜任

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无铅带来的不利因素无铅带来的不利因素

• 工业界有超过工业界有超过 5050 年经验的含铅技术，但将被舍弃年经验的含铅技术，但将被舍弃

• 以往一些以往一些‘‘试试’’的做法已经不足使用的做法已经不足使用

• 焊接工艺面对极具挑战性的变化焊接工艺面对极具挑战性的变化

• 业界需要更好的焊接技术和做法业界需要更好的焊接技术和做法

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无铅焊接的挑战无铅焊接的挑战

锡膏锡膏

焊接工艺必须同时兼顾焊接工艺必须同时兼顾 33 种焊接材料种焊接材料 ......

• 较高的熔点温度较高的熔点温度• 较差润湿性能较差润湿性能

• 传统的耐温特性可能不足以传统的耐温特性可能不足以应付无铅的高温应付无铅的高温

器件器件

PCBPCB • 较高温度会造成分层、变形较高温度会造成分层、变形和变色问题和变色问题

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245oC

无铅的焊接工艺窗口无铅的焊接工艺窗口

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245 C

melting temp

melting temp

217 C

无铅的焊接工艺窗口无铅的焊接工艺窗口

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无铅工艺更加难无铅工艺更加难

• 不只是其窗口更小不只是其窗口更小

• 故障在参数超出窗口后更快的出现故障在参数超出窗口后更快的出现

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回流工艺故障回流工艺故障

• 润湿不足润湿不足• 吸锡吸锡• 焊剂焦化焊剂焦化• 立碑立碑• 焊球 焊球 / / 焊珠焊珠• 桥接 桥接 / / 短路短路

• 冷焊冷焊• 虚焊虚焊• 器件过热损坏器件过热损坏• 分层分层• PCBPCB 过热过热• 气孔气孔

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回流工艺故障成因回流工艺故障成因 最大升温速度最大升温速度 预热时间预热时间

回流时间回流时间 峰值温度峰值温度

• 立碑立碑• 焊球 焊球 / / 焊珠焊珠• 器件热损坏器件热损坏

• 立碑立碑• 焊球 焊球 / / 焊珠焊珠• 润湿不良润湿不良

• 润湿不良润湿不良• 吸锡吸锡• 冷焊 冷焊 / / 虚焊虚焊

• 冷焊冷焊• 焊剂焦化焊剂焦化• 器件器件 /PCB/PCB 热损坏热损坏

• 桥接桥接

• 分层分层

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无铅对焊接工艺的影响无铅对焊接工艺的影响

• 工艺较难工艺较难

• 旧时的参考和旧时的参考和‘‘试试’’的做法不适用的做法不适用

• 生产部必须小心和更好的处理生产部必须小心和更好的处理

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缩小的无铅工艺窗口缩小的无铅工艺窗口

需要需要

改良的工艺设置和管制改良的工艺设置和管制

工艺的设置工艺的设置

参数设定，参数测量，参数调制优化参数设定，参数测量，参数调制优化

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参数设定，参数测量，参数调制优化参数设定，参数测量，参数调制优化

““当您能够测量某个特性，并将它量化，您才算当您能够测量某个特性，并将它量化，您才算了解它，但如果无法测量和量化它，您对它的了解它，但如果无法测量和量化它，您对它的了解是了解是 ............ 不足的。不足的。””

- Lord Kelvin- Lord Kelvin

““如果您能够测量它，您就能改善它如果您能够测量它，您就能改善它””

- GE Quality Approach- GE Quality Approach

参数设定参数设定

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Solder PasteSolder Paste

最高升温速度最高升温速度

预热 预热 / / 恒温时间恒温时间

焊接时间焊接时间

峰值温度峰值温度

无铅关键 无铅关键 – – 温差温差

主要参数主要参数

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Sn63Pb37Sn63Pb37

焊接参数（含预热曲线）焊接参数（含预热曲线）

Sn96.5Ag0.5CuSn96.5Ag0.5Cu

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Sn63Pb37Sn63Pb37

焊接参数（无预热曲线）焊接参数（无预热曲线）

Sn96.5Ag0.5CuSn96.5Ag0.5Cu

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锡膏特性指标锡膏特性指标和热敏感器件和热敏感器件指标对比指标对比

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试验认证后的锡试验认证后的锡膏指标和器件耐膏指标和器件耐热指标对比热指标对比

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试验结论试验结论

• 最低峰值温度 最低峰值温度 232232ooCC

• 有足够的润湿有足够的润湿• 抗横切强度相当或优于抗横切强度相当或优于 SnPbSnPb

• 可以降低峰值温度，保护敏感器件可以降低峰值温度，保护敏感器件• 可以做到，但出现很小的工艺窗口可以做到，但出现很小的工艺窗口

工艺测量工艺测量

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热耦设置热耦设置

• 良好的热耦设置是确保准确可信测量的关键良好的热耦设置是确保准确可信测量的关键• 设置热耦在最热点，最冷点，设置热耦在最热点，最冷点， PCBPCB及敏感封装及敏感封装• KICKIC推荐采用铝胶带或高温焊接法推荐采用铝胶带或高温焊接法

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工艺参数测量工艺参数测量

11 。测量曲线。测量曲线• 曲线图曲线图• 曲线参数值曲线参数值

22 。测量对规范的。测量对规范的‘‘符合符合’’程度程度

两方面的测量两方面的测量 ......

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测量

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Center of RangeCenter of Range

LSLLSL USLUSL

100%100% 0%0% 100%100%

PWI - Process Window Index

测量对规范的测量对规范的‘‘符合符合’’程度程度

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PWIPWI 的确定方法的确定方法

工艺优化工艺优化

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改善优化

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图示一个稳定工艺的参数表现正态分布图图示一个稳定工艺的参数表现正态分布图 KIC Navigator™KIC Navigator™ 软件协助将工艺参数定为在工艺窗软件协助将工艺参数定为在工艺窗

口的中央部位口的中央部位 , , 使您的工艺得到优化。使您的工艺得到优化。

工艺参数的优化工艺参数的优化

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优化工艺的好处优化工艺的好处

• 最中的参数设置允许较大的系统偏移最中的参数设置允许较大的系统偏移

• 最高的产量效率最高的产量效率

• 最短的换线转产时间最短的换线转产时间

通过通过 KICKIC 软件的工艺优化，您能有软件的工艺优化，您能有 ......

• 最低的返修成本最低的返修成本

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改善优化

31%

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工艺管制工艺管制

• 连续监控连续监控• 预警系统预警系统• 零缺陷工具零缺陷工具• 质量跟踪质量跟踪• 数据管理自动化 数据管理自动化 –– SPC, Cpk, PWISPC, Cpk, PWI

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印刷机含有视觉检查系统印刷机含有视觉检查系统 贴片机也有视觉系统贴片机也有视觉系统

您是否您是否知道回知道回流炉内流炉内发生了发生了什么变什么变化？化？

工艺工艺‘‘黑箱黑箱’’

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炉子和焊接工艺的变数炉子和焊接工艺的变数• 风扇老化 风扇老化 / / 损坏损坏• 发热板 发热板 / / 发热器损坏发热器损坏• 排风系统排风系统• 传送系统（链速和稳定性）传送系统（链速和稳定性）• 负荷变化负荷变化• 焊剂挥发物的累积焊剂挥发物的累积• 保养工作保养工作• 环境温度环境温度• 操作失误操作失误

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Building the Virtual ProfileBuilding the Virtual Profile

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对每块PCBA进行实时测试和计算

全过程自动记录

(please note this is an artists rendition, not factually exact)

计算模拟曲线计算模拟曲线

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• 数据采集必须是实时性，以确保快速的反应；数据采集必须是实时性，以确保快速的反应；

• 数据必须具备代表性。完整的数据最为理想，数据必须具备代表性。完整的数据最为理想，新技术能做到这一点；新技术能做到这一点；

• 需要大量数据；需要大量数据；

• 方便使用，可操作性必须强；方便使用，可操作性必须强；

• 必须能够提供便于做出决策的信息，及时提必须能够提供便于做出决策的信息，及时提供给适当的负责人供给适当的负责人

有效使用有效使用 SPCSPC 的条件的条件

工艺质量跟踪工艺质量跟踪

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总结总结• 无铅技术使焊接工艺的窗口缩小无铅技术使焊接工艺的窗口缩小

• 以往的以往的‘‘法典法典’’不再保险不再保险

• 成功的无铅生产需要精确和优化的工艺成功的无铅生产需要精确和优化的工艺设置、调制和管制设置、调制和管制

• 良好的工具是个重要的成功因素良好的工具是个重要的成功因素

后记后记 备注：幻灯片由 KIC 公司提供。谢谢支持！

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