无铅化PCB表面材料及工艺特点
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PCB电路板有铅与无铅工艺的区别第一次去电子线路板的加工厂参观时,听到讲解员指着两天生产线说这两天线分别生产有铅和无铅的线路板,当时很不明白到底什么是有铅,什么是无铅。
回来查了各种资料总算对这个问题有了一定的了解。
下面,我把自己对这个问题的认知以及参考了部分专业资料的整合信息分享给大家,欢迎大家一起来讨论,有什么不对的地方也请指正。
1.牢固性
无铅工艺加工过程中焊料的熔点温度为217摄氏度,而有铅的产品焊料熔点温度为183摄氏度。
因为有铅的温度相比较低,对电子产品的热损坏少,所以有铅工艺加工出来的线路板比无铅的线路板表面更光亮,强度更硬,性能质量也更好。
2.成本比较
无铅工艺相比有铅工艺多了无铅辅助材料以及无铅印制电极板的成本需求,在无铅加工工艺中,波峰焊使用的锡条和手工焊接使用的锡线,导致成本提高了约3倍;而回流焊中的锡膏使用成本则提高了约2倍。
其他元器件成本基本保持一致。
3.安全可靠性
铅对人体是有毒性物质,长期使用对人的健康会造成危害,并且无铅的焊接温度比有铅的高,所以焊接的也就更牢固。
所以从电路板的安全可靠性方面来看,无铅更具有优势。
4.工艺窗口
无铅的工艺窗口相比有铅的工艺窗口有了大幅度的缩小,可是工艺窗口的缩小对加工工艺来说反而是一件更复杂的事。
PCB电路板有铅与无铅工艺的区别1.材料选择:有铅工艺中,焊接使用的主要材料是含有铅的焊料。
而无铅工艺中,焊接使用的主要材料是不含有铅的焊料。
无铅焊料常用的成分包括锡、银、铜等。
2.熔点差异:有铅焊料的熔点较低,一般在183°C左右。
而无铅焊料的熔点较高,一般在217°C左右。
因此,在无铅工艺中,焊接的温度需要更高。
3.环境友好性:无铅工艺主要是为了减少对环境的污染,铅是一种对环境和人体有害的金属,所以近年来各国纷纷提倡无铅工艺的应用。
相比之下,有铅工艺会产生有害废料和废气,对环境造成更大的危害。
4.焊接质量:无铅工艺相对于有铅工艺来说,焊接质量更好。
因为无铅焊料形成的焊点通常比较薄而均匀,能够实现更高的焊接密度。
而有铅焊料容易形成焊锡球、焊墨、焊渣等焊接缺陷。
5.焊接工艺调整:由于无铅工艺的熔点较高,需要重新调整焊接工艺。
在无铅工艺中,需要将焊接温度和焊接时间加大,以保证焊接点的质量。
6.实施成本:无铅工艺相对于有铅工艺来说,实施成本更高。
首先,无铅焊料的成本较高。
其次,因为无铅焊料的熔点较高,需要使用更高效的焊接设备,增加了设备投资成本。
总体而言,无铅工艺相比有铅工艺具有更多的优势,尤其是在环境友好性和焊接质量方面。
目前,越来越多的电子产品制造商选择无铅工艺作为电路板制造的首选。
然而,无铅工艺也带来了一些新的挑战,如在焊接温度调整和设备升级方面的问题。
因此,在实际应用中,制造商需要综合考虑产品特性、成本和生产效率等因素,选择适合的工艺。
無鉛制程講解制作:日期:目錄1) 為何推行無鉛?何謂之無鉛?2) 無鉛表面處理之淺談3) 未來之趨勢4) Q&A---為何推行無鉛?無鉛出自這里:歐盟2003.2.13公告2002/95/EC RoHS指令(the restriction ofthe use of certain hazardous substances in electrical andelectronic equipment,有害物質禁用指令),明確要求2006.7.1起電子產品不可含有鉛、鎘、汞、(6價鉻)等重金屬及PBB和PBDE等溴化物阻燃劑;影響所及,世界各國皆已開始制訂類似禁令,無鉛化成為未來電子產品基本要求。
鉛的危害:鉛屬於重金屬會沉積在人體內,血液中含量超過25 mg/dl(2.5ppm)就出現中毒現象,影響到神經系統、生殖系統造成新生兒IQ降低(智障兒),且鉛會溶於酸性水中(酸雨),在土壤中會擴散難以回收。
全球無鉛化進程:1) 零件無鉛化進程:2001。
12 開始供應無鉛零件2003。
12 零件端子(terminal)完全無鉛2004。
12 零件腳電鍍完全無鉛化2) 組裝無鉛化進程:2002。
12 開始制造無鉛產品2005。
12 所有產品完全無鉛化國內無鉛化推進的困難:1)新材料評估及選用,可能涉及的項目油墨、無鉛焊錫、PCB原材料。
新材料選用會考慮其品質特性、法規符合性、成本及專利問題。
2)客戶關系同溝通能力:不同客戶對無鉛焊錫性有不同底需求。
但是制程的標准化是追求生產管理效率的重要因子,所以國內底廠商需要以技朮實力來與不同的客戶溝通協調。
3) 綠色供應鏈底管理能力:PCB所使用的材料、設備均需無鉛。
所以供應鏈管理將是我們底難點之一。
4)制程管理能力及可靠度的部分,譬如:無鉛錫的熔點比63/37底熔點高出30℃左右,但是其吃錫能力需求卻不變,這就需要我們提升自身的制程管理能力了。
雖然,焊料改變了,但是可靠度亦仍舊一樣。
PCB板的無鉛表面處理比較锡银铜镍之无铅喷锡优势无铅喷锡种类与分析无铅喷锡板上锡厚度均匀水平喷锡简介喷锡SMOBC&HAL)作为线路板板面处理的一种最为常见的表面涂敷形式,被广泛地用于线路的生产,喷锡的质量的好坏直接会影响到后续客户生产时焊接soldering的质量和焊锡性;因此喷锡的质量成为线路板生产厂家质量控制一个重点;喷锡目前有两种:垂直喷锡和水平喷锡。
喷锡的主要作用:①防治裸铜面氧化;②保持焊锡性;其他的表面处理的方式还有:热熔,有机保护膜OSP,化学锡,化学银,化学镍金,电镀镍金等;但是以喷锡板的性价比最好;垂直喷锡主要存在以下缺点:①板子上下受热不均,后进先出,容易出现板弯板翘的缺陷。
②焊盘上上锡厚度不均,由于热风的吹刮力和重力的作用是焊盘的下缘产生锡垂solder sag,使SMT表面贴装零件的焊接不易贴稳,容易造成焊后零件的偏移或碑立现象tomb stoning。
③板上裸铜上的焊盘与孔壁和焊锡接触的时间较长,一般大于6秒,铜溶量在焊锡炉增长较快,铜含量的增加会直接影响焊盘的焊锡性,因为生成的IMC合金层厚度太厚,使板子的保存期大大缩短shelf life。
水平喷锡大大克服以上缺陷,与垂直喷锡相比,主要有以下优点:①融锡与裸铜接触时间较短,2秒钟左右,IMC厚度薄,保存期较长;②沾锡时间短wetting time ,1秒钟左右;③板子受热均匀,机械性能保持良好,板翘少;水平喷锡的工艺流程:前清洗处理----预热----助焊剂涂覆---水平喷锡---热风刀刮锡---冷却----后清洗处理1.前清洗处理:主要是微蚀铜面清洗,微蚀深度一般在0。
75—1。
0微米,同时将附着的有机污染物除去,使铜面真正的清洁,和融锡有效接触,而迅速的生成IMC;微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性;水洗后热风快速吹干;2.预热及助焊剂涂敷预热带一般是上下约1。
2米长或4英尺长的红外加热管,板子传输速度取决于板子的大小,厚度和其复杂性;‘60mil(1.5mm)板子速度一般在4。
无铅锡膏无铅锡膏的介绍与应用导言:无铅锡膏是一种新型的焊接材料,与传统的铅锡膏相比,无铅锡膏具有环保、安全、可靠等优势。
本文将介绍无铅锡膏的成分、特性、应用领域以及使用注意事项,以帮助读者更好地了解并正确使用无铅锡膏。
一、无铅锡膏的成分无铅锡膏的主要成分包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、锑(Sb)等金属元素。
相较于传统的铅锡膏,无铅锡膏不含有害的铅(Pb)元素,符合环保要求。
二、无铅锡膏的特性1. 环保:无铅锡膏不含有毒的铅元素,对环境友好,符合国际和国内的环保法规。
2. 低温焊接:无铅锡膏可在相对较低的温度下完成焊接工艺,减少了对焊接设备和电子器件的热冲击,提高了焊接品质。
3. 优异的电性能:无铅锡膏的电阻率低,导电性能优良,有利于电子器件的性能表现。
4. 良好的可靠性:无铅锡膏具有良好的机械强度和抗震动性能,能够满足复杂环境下的使用要求。
5. 锡膏粘度适中:无铅锡膏的粘度适中,易于涂布和排除气泡,有利于提高焊接的一致性和质量。
三、无铅锡膏的应用领域无铅锡膏广泛应用于电子行业,特别是在电子器件的表面焊装中得到了广泛的应用。
以下是常见的无铅锡膏的应用领域:1. 电子制造业:无铅锡膏在印刷电路板(PCB)的焊接过程中应用广泛,用于焊接电子元件和 PCB 之间的相互连接,确保电子设备的正常工作。
2. LED 灯制造:无铅锡膏用于 LED 灯芯片和基板(Substrate)的焊接,确保光线传导和电能传导的稳定性和可靠性。
3. 汽车电子:无铅锡膏用于汽车电子模块的组装和焊接,确保各种汽车电子设备的正常工作。
4. 通讯设备:无铅锡膏被广泛应用于手机、电脑和其他通讯设备的焊接过程中,确保设备的稳定性和可靠性。
5. 医疗电子:无铅锡膏用于各种医疗设备的组装和焊接,确保设备的安全性和稳定性。
四、使用无铅锡膏的注意事项1. 温度控制:无铅锡膏的焊接温度一般较低,需要严格控制焊接温度,避免过高的温度造成元件和电路板的损坏。
【1】有机保焊膜(OSP):OSP是Organic Solderability Preservatives的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux。
膜厚:0.2-0.5um【2】无铅喷锡(Lead Free HASL):【3】化学镍金(ENIG):Chemistry Nickel Gold,又称沉镍金。
是通过化学反应在铜的表面先镀上一层镍和磷的化合物,然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层黄金。
【4】化学沉银(immersion silver):【5】化学沉锡(immersion tin)【6】电镀金(Electrolytic gold)化学镀锡工艺是为有利于SMT与芯片封装而特别设计的在铜面上以化学方式沉积锡金属镀层,是取代Pb-Sn合金镀层制程的一种绿色环保新工艺,已广泛使用与电子产品(如线路板、电子器件)与五金件、装饰品等表面处理。
本产品为甲基磺酸体系,其工艺操作简单、化学镀锡液稳定,药水消耗量小、使用寿命长、生产成本低,加工后表面易清洗、无难闻气味,沉积的镀层结晶细致、外观银白、表面平整、可焊性高且性能优异稳定。
其工作机理是通过改变铜离子的化学电位使镀液中的亚锡离子发生化学置换反应,其实质是电化学反应。
被还原的锡金属沉积在铜基材的表面上形成锡镀层,且其浸锡镀层上吸附的金属络合物对锡离子还原为金属锡起催化作用,以使锡离子继续还原成锡,确保化学沉锡镀层之厚度为0.5~1.5μmOSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。
OSP是Organic Solderability Preservatives的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux。
简单地说,OSP就是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机皮膜。
这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等);但在后续的焊接高温中,此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除,如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。
PCB耐温与无铅标准PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)是电子设备中不可或缺的一部分,其主要功能是提供电子元件之间的电气连接,并将它们固定在合适的位置上。
由于电子设备在工作时会产生热量,因此PCB的耐温特性非常重要。
另外,随着环保意识的提高,无铅标准也成为了制造PCB的重要考量。
首先,我们来了解一下PCB的耐温特性。
PCB需要能够承受设备在工作时产生的热量,因为过高的温度会导致PCB材料膨胀、变形甚至损坏。
一般来说,PCB材料的耐温特性取决于基材和覆铜层的材料。
常见的PCB基材有FR-4、金属基板和陶瓷基板等。
FR-4是一种玻璃纤维增强的环氧树脂基材,广泛应用于多层晶体管的制造。
它的耐温性一般在130°C左右。
金属基板由铝或铜基底覆上一层绝缘材料组成,具有较高的导热性能,能够承受更高的温度。
陶瓷基板则由陶瓷材料制成,具有良好的绝缘性能和高的耐温特性,能够承受较高的温度,一般可以达到200°C以上。
除了材料的耐温特性,PCB的设计和制造也会影响其耐温能力。
首先,PCB的层数越多,其耐温能力也越好。
这是因为多层PCB中的内层层间通孔(via)可以起到散热的作用,将热量从内层引导到外层,增强了整个PCB的散热能力。
此外,PCB的线宽和线间距也会对其耐温能力造成影响。
通常情况下,线宽越宽,线间距越大,PCB的耐温能力也越好。
这是因为线宽和线间距越宽,线路的散热面积就越大,导热能力越强。
另一个与PCB相关的重要标准是无铅标准。
无铅标准是指PCB制造过程中的材料和工艺都不含有铅。
铅是有毒重金属,会对人体健康和环境造成严重的危害。
因此,为了保护环境和人体健康,国际上制订了一系列的无铅标准和法规。
其中,比较有代表性的是欧盟的ROHS(Restrictionof Hazardous Substances,有害物质限制)指令。
ROHS指令规定了在欧盟市场上销售的电子产品中,禁止或限制使用多种有害物质,包括铅。
PCB板的无铅表面处理比较随着环保意识的日益增强,无铅表面处理技术在PCB板制造中得到了广泛应用。
无铅表面处理技术旨在代替传统的有铅表面处理方法,从而避免铅对环境和人类的健康造成的潜在风险。
在本文中,我们将对几种常见的无铅表面处理方法进行比较,并探讨它们的优缺点。
1. OSP(Organic Solderability Preservatives)OSP是一种环保的表面处理技术,它通过在基材表面形成一层有机保护剂(常见的有机保护剂有有机酸、有机锡等)来提高基材的可焊性和可针性。
相对于有铅表面处理技术,OSP的优点是无需高温处理和特殊设备,成本较低。
而缺点是OSP对环境湿度较为敏感,容易在潮湿环境下失去保护作用。
2. ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)ENIG是一种无铅表面处理方法,它在基材表面形成一层镀镍和镀金的保护层。
ENIG技术的优点是镀金层具有良好的抗氧化性和焊接性能,使得焊接过程中不易产生焊接缺陷。
而缺点是ENIG镀层的成本较高,特别是对于大批量生产来说不太经济。
3. Immersion Tin浸锡是一种常见的无铅表面处理方法,它通过在基材表面形成一层锡保护层来提高其可焊性。
浸锡技术的优点是成本较低,生产过程简单。
而缺点是锡层易于氧化,从而降低其可靠性和可维修性。
4. HASL(Hot Air Solder Leveling)HASL是一种传统的有铅表面处理方法,但也可以通过使用无铅焊锡来实现无铅处理。
HASL技术的优点是成本低,适用于批量生产。
然而,由于铅的环境和健康风险,HASL正逐渐被更环保的无铅表面处理技术所取代。
总的来说,不同的无铅表面处理方法各有优缺点。
在选择适合自己的无铅表面处理方法时,需要考虑生产成本、产品可靠性、环境要求等方面的因素。
同时,随着技术的不断发展,无铅表面处理技术也在不断进化,未来可能会有更多新的无铅表面处理方法出现。
无铅pcb板材要求标准无铅PCB板材是一种环保型的电子材料,它具有一定的标准要求。
本文将围绕无铅PCB板材的要求标准展开讨论,分析其重要性和应用。
无铅PCB板材的要求标准对于环境保护具有重要意义。
无铅PCB板材是一种不含有铅元素的电子材料,相比传统的含铅PCB板材,无铅PCB板材能够减少对环境的污染,降低对自然资源的消耗。
因此,制定无铅PCB板材的要求标准对于保护环境、推动可持续发展具有重要意义。
无铅PCB板材的要求标准对于电子产品的质量和可靠性具有重要影响。
无铅PCB板材的制造要求非常严格,要求在制造过程中严格控制原材料的质量,确保无铅PCB板材的物理性能和电学性能达到要求。
同时,无铅PCB板材的要求标准还包括对焊接工艺的要求,确保焊接连接的牢固性和可靠性。
这些要求的实施能够提高电子产品的质量,降低产品故障率,提高产品的可靠性。
无铅PCB板材的要求标准还对于推动电子产业的发展具有重要意义。
随着环保意识的提高和环境法规的不断加强,越来越多的国家和地区开始限制和禁止使用含铅材料。
制定无铅PCB板材的要求标准,有助于推动无铅材料的研发和应用,促进电子产业向环保型、可持续发展的方向转变。
同时,无铅PCB板材的要求标准还可以促进国内电子产业与国际接轨,提高国内电子产品的竞争力。
在无铅PCB板材的要求标准中,有几个重要的方面需要关注。
首先是无铅PCB板材的材料要求。
无铅PCB板材要求使用不含铅的基材和表面处理材料,确保无铅PCB板材的整体环保性能。
其次是无铅PCB板材的制造工艺要求。
无铅PCB板材的制造过程中要注意控制温度、湿度等因素,以确保无铅PCB板材的物理性能和电学性能达到要求。
此外,无铅PCB板材的焊接工艺要求也非常重要。
焊接工艺的合理设计和实施,可以确保焊接连接的牢固性和可靠性。
无铅PCB板材的要求标准在电子产业中的应用非常广泛。
从消费电子产品到工业控制设备,从通信设备到军事装备,无铅PCB板材都有着广泛的应用。
欧盟WEEE与RoHS指令于2006年7月1日正式实施,直接对电子电子行业造成极大的冲击。
欧盟WEEE与RoHS指令要求生产国、生产企业必须负责电气、电子产品的回收工作,同时亦对电气、电子产品中的有害物质提出禁用要求。
RoHS指令禁用物质量化指示:Pb(铅)<1000×10-6即1000ppmHg(汞)<1000×10-6即1000ppmCd(镉)<100×10-6即100ppmCr+6(六价铬)<1000×10-6即1000ppmPBB(多溴联苯)<1000×10-6即1000ppmPBDE(多溴二苯醚)<1000×10-6即1000ppm由于欧盟WEEE与RoHS指令的实施,市场上出现各种的无铅镀层材料和技术。
而一般也各有各的强弱点。
下图是各种常用技术在一些重要特性上的比较。
读者可以从中了解到各种存在技术的特性和存在的原因。
例如Ni/Au在保护性能方面有很好的性能,但却存在成本很高、库存寿命较低以及IMC影响可靠性的问题。
OSP具有成本、加工温度低和工艺容易的优势,但质量的稳定性、库存寿命和对Flux的兼容性上却是用户所担心的。
基本来说,没有一种技术是具备绝对优势的。
如果从整体较平衡的角度来评估的话,ImAg似乎较具有优势。
这就是近来ImAg被图:各种常用无铅镀层技术的比较HASL热风整平:由于成本低和使用习惯而受欢迎,日本较看好这技术而有较多的研究投入。
主要是在SAC以及SnCu合金上。
但欧美不看好它的发展。
主要基于其平整度问题、高温加工问题以及工艺对员工有健康风险等考虑。
HASL能够提供和焊料合金完全匹配的材料,有很好的润湿性。
但它会有IMC增长以及对PCB绿油不利等问题。
所以发展情况不是很肯定,是否最终会被广泛接受,得看大多数用户对工艺和质量的敏感程度,OSP和ImAg的成本竞争状况,以及用户们是否能够舍弃这传统的工艺而定。
ImAg化学沉银:在常用技术中,ImAg相对是门较新的技术,而其被看好也是最近几年的事。
浅析无铅焊接工艺技术随着环保意识的不断提高,无铅焊接工艺技术已逐渐成为电子制造业的标配。
不同于传统铅基焊料,在无铅焊接过程中需要考虑铅替代材料的特点和处理方法。
下面将从无铅焊接的优点、材料选择、工艺参数以及质量控制几个方面进行浅析。
一、无铅焊接的优点无铅焊接技术相比传统铅基焊接技术有以下几个优点:1. 环保:无铅焊接不会产生含铅废气和废水,不会危害环境和人体健康。
2. 节能:无铅焊料的熔点较高,需要较高的温度才能使其熔化与连接;由于温度较高,传导热量吸收的热量较多,直接导致了能量的浪费,增加了电子制造过程中的能量消耗。
因此,无铅焊接的节能效果也十分明显。
3. 电学性能优良:铅基焊料电学性能较差,而无铅焊接料体积电阻率高,绝缘效果好。
二、无铅焊接的常见材料选择1. 无铅焊料无铅焊料根据性能有许多分类,常见的无铅焊料主要包括Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-Bi合金、Sn-Bi合金等。
其中,Sn-Ag-Cu合金所占比例最大,是目前无铅焊接材料的主流。
它的熔点在220℃左右,而且钎接后与金属表面结合紧密,且没有铅晶间腐蚀问题。
2. 表面处理剂表面处理剂用于深度清洗板面及鼠咬边、钉孔等贴片之间的间距。
它能使焊锡更好地湿润基板表面,提高钎焊的可靠性和降低低产率。
3. 工艺用化学品在无铅焊接过程中还需使用一些工艺用化学品,比如喷丸剂、冷却剂等。
这些化学品在保证生产效率和焊接质量的同时也要尽量减少对环境的污染。
三、无铅焊接的关键工艺参数在无铅焊接过程中,合理控制工艺参数对焊接质量至关重要,主要参数包括:1. 预热温度无铅焊料对温度适应性较差,一定程度上限制了其采用。
为了改善其焊接性能,需要进行预热处理。
预热温度高于240℃,时间一般在30min-1h。
2. 进料速度进料速度的选择与焊料的物理性质、电学性质和工孔铜膜表面性质等因素有关。
通常进料速度1-2mm/s。
3. 焊接温度无铅焊料的熔点较高,在焊接过程中需要控制均匀的温度分布。