MaterialandTechniquesforLead-FreeElectronicAssembly

J．Reachen

伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

為對此問題進行深入研究，用一根Sn96/Ag4焊條，從底部對其進行回流加熱及強制冷卻，以便對其暴露在不同冷卻速率下的合金的微結(jié)構(gòu)進行觀察。Sn96/Ag4合金按冷卻速率的不同產(chǎn)生三種不同的相。由此考慮同樣的脆性結(jié)構(gòu)會存在于焊接互連中，從而造成焊區(qū)失效。正是由于這種原因，大多數(shù)OEM及工業(yè)財團反對把Sn/Ag作為主流無鉛合金來用。銀相變問題的存在也對高銀Sn/Ag/Cu合金提出了質(zhì)問。

Sn/Ag/Cu合金

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伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

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伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

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伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

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伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

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伴隨歐洲電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進口在歐盟將屬非法，以及國外同業(yè)競爭者在全球不斷推廣無鉛電子裝配，相伴而生的對各種合金混合物的完好性和可靠性等問題的考慮越來越受到重視。簡言之，到底選用哪種合金，這一問題變得越來越緊要。本文將對Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三種合金做深入考察，并對其可靠性試驗結(jié)果與工藝上的考慮進行比較。

Sn/Ag合金

Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。

我們注意到，在進行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。

摘要:針對某型號譯碼器電路板有鉛無鉛元器件混裝帶來的問題，在工藝試驗基礎(chǔ)上，優(yōu)化工藝流程及回流焊接參數(shù)，以保證采用有鉛焊膏焊接有鉛無鉛元器件的可靠性。

關(guān)鍵詞:有鉛;無鉛;混裝;工藝優(yōu)化

1緒論

隨著世界環(huán)保的推行，市場上有鉛元器件的種類在逐漸減少，越來越多的無鉛器件已進入高可靠電子產(chǎn)品組裝中，國內(nèi)軍工行業(yè)高新及部分預(yù)研項目為實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)和功能，必須選購國外集成電路芯片。在某型號譯碼器電路板使用的表面安裝元器件中，各種集成芯片主要依賴進口，BGA封裝器件的焊球、QFP封裝器件的引線鍍層已經(jīng)改用無鉛材料，而片式電阻、電容、電感、二極管等國產(chǎn)元件的引腳還是采用傳統(tǒng)的錫鉛合金，這就在有鉛制程下出現(xiàn)了有鉛和無鉛混裝現(xiàn)象，需要設(shè)置合理的工藝流程和焊接參數(shù)來保證焊接質(zhì)量。

2優(yōu)化前的工藝流程

某型號譯碼器電路板由于存在無鉛BGA封裝器件，生產(chǎn)中采取了用有鉛焊膏(主要成分為Sn62Pb36Ag2)3次回流焊接的工藝流程.第1次回流時完成電路板上含BGA面的BGA器件和同面其它無鉛器件焊接，峰值溫度235℃;第2次回流時完成電路板反面阻容元件的焊接，峰值溫度210℃;第3次回流時完成BGA面剩余元器件的焊接，峰值溫度220℃;對于部分未能絲印焊膏又無法手工點焊膏的器件，采取手工焊接的形式完成焊接。上述流程考慮了有鉛、無鉛焊接對回流溫度要求的區(qū)別和公司具備的生產(chǎn)條件，經(jīng)過數(shù)批產(chǎn)品生產(chǎn)驗證和試驗考核，可以保證焊接質(zhì)量，尤其是無鉛BGA器件的焊接質(zhì)量能得到保證。

編者按：本文主要從引言；供應(yīng)鏈傳導(dǎo)作用下的綠色技術(shù)擴散；綠色技術(shù)擴散動力渠道分析；市場誘致的綠色技術(shù)擴散案例分析；研究結(jié)論進行論述。其中，主要包括：清潔工藝注重在生產(chǎn)過程中合理利用資源、減少污染、物質(zhì)流層面的綠色技術(shù)擴散、綠色產(chǎn)品制造本身就被視為綠色技術(shù)第三種層面上的技術(shù)擴散、信息流層面的綠色技術(shù)擴散、綠色信息流更為重要的促進作用、“交易傳染型”綠色技術(shù)擴散、企業(yè)群落中所有的企業(yè)被理解為一種群落總體、基于交易的綠色技術(shù)“傳染復(fù)制”、“成功主體模仿”型綠色技術(shù)擴散、美國環(huán)境管制部門最終同意采納和推廣低鉛技術(shù)方案、市場機制對綠色技術(shù)擴散的自發(fā)調(diào)節(jié)作用等，具體請詳見。

摘要:指出了產(chǎn)品供應(yīng)鏈的系統(tǒng)傳導(dǎo)作用為綠色技術(shù)在企業(yè)群落中的擴散提供了自然和充分的系統(tǒng)動力,綠色技術(shù)在物質(zhì)流和信息流兩個層面上的擴散是這種動力作用的具體反映。繼而,運用演化博弈數(shù)學(xué)模型對綠色技術(shù)擴散的動力渠道問題進行了分析。研究認為,市場誘致作用下的“交易傳染型”和“成功主體模仿型”是綠色技術(shù)在企業(yè)群落內(nèi)得以高效擴散的兩類最重要的動力渠道,反應(yīng)了企業(yè)個體實施綠色技術(shù)變革的內(nèi)在動機。在兩類動力渠道的作用下,企業(yè)的清潔生產(chǎn)意愿得以強化,綠色技術(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)境得以改善。

關(guān)鍵詞:綠色技術(shù);擴散層面;動力渠道;市場誘致

1引言

綠色技術(shù)(GreenTechnologies)或稱清潔技術(shù)工藝(CleanTechnologiesandCrafts)是指能減少環(huán)境污染、節(jié)能降耗的技術(shù)、工藝或產(chǎn)品的總稱,從經(jīng)濟學(xué)意義上看,綠色技術(shù)的應(yīng)用是為了使整個產(chǎn)品系統(tǒng)(或生命周期)的內(nèi)部、外部成本總和最小化,具有明顯的正外部性效應(yīng)。根據(jù)綠色技術(shù)進化程度以及與環(huán)境的匹配情況,可以將綠色技術(shù)分為三個層面:末端治理技術(shù)、清潔技術(shù)工藝、綠色產(chǎn)品制造[1]。末端治理技術(shù)是在生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)消除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染;清潔工藝注重在生產(chǎn)過程中合理利用資源、減少污染;綠色產(chǎn)品是從設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的全過程來節(jié)約能源,預(yù)防污染。

從外在來看,綠色技術(shù)的擴散與應(yīng)用是企業(yè)群落可持續(xù)產(chǎn)業(yè)模式最重要的特征之一,群落系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用清潔生產(chǎn)技術(shù)減弱對環(huán)境的負面影響、開展廢棄物資源化活動、企業(yè)投入專用設(shè)施與其他企業(yè)建立工業(yè)共生合作(工業(yè)廢物或副產(chǎn)品的交換利用)等。從內(nèi)在來看,綠色技術(shù)實際上是促進企業(yè)生態(tài)化經(jīng)營,進而推動整個群落生態(tài)化演進關(guān)鍵的知識(技術(shù)工藝)與物質(zhì)(材料設(shè)備)保證。企業(yè)的綠色技術(shù)應(yīng)用究竟發(fā)生在哪一層面和環(huán)節(jié)、綠色技術(shù)在群落中是通過何種渠道和方式來擴散和應(yīng)用的,所有這些都是市場調(diào)節(jié)、政府管制下的企業(yè)自主決策結(jié)果。其中,企業(yè)所處供應(yīng)鏈系統(tǒng)的自發(fā)傳導(dǎo)作用、迫于外部壓力的信息共享、為了獲得市場競爭力的策略反應(yīng)等因素,是綠色技術(shù)在企業(yè)群落內(nèi)得以擴散與應(yīng)用的主要系統(tǒng)動力。

摘要：介紹了“國內(nèi)高可靠性微電子裝備用焊膏”研制工程第一階段的部分工作，即對國外的三款無鉛焊膏和兩款有鉛焊膏的共計19個項目的材料理化性能進行摸底試驗，主要包括焊膏的金屬部分性能、助焊膏部分性能和焊膏整體性能，并將試驗數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計和分析，研究不同品牌焊膏的各項理化性能，旨在全面摸清國外知名品牌焊膏的理化性能水平和差異。同時，為高可靠性微電子工藝用焊膏的性能檢測提供了方法。

關(guān)鍵詞：微電子裝備；焊膏；理化性能；可靠性

隨著SMT技術(shù)被廣泛應(yīng)用，焊膏作為當(dāng)今電子產(chǎn)品生產(chǎn)中極為重要的關(guān)鍵材料，在SMT生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，焊膏質(zhì)量好壞在一定程度上決定了焊接的質(zhì)量及產(chǎn)品可靠性水平[1]。提升焊膏品質(zhì)對于提升電子工藝裝配水平，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，推動技術(shù)創(chuàng)新，支撐產(chǎn)業(yè)升級，保障工業(yè)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。目前國內(nèi)焊膏品牌與國外品牌在質(zhì)量和性能指標(biāo)存在一定差距，特別是質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性方面有較大差距，高端產(chǎn)品加工制造不敢大面積應(yīng)用國產(chǎn)焊膏，用戶對國產(chǎn)焊膏產(chǎn)品缺乏信心。為提高國產(chǎn)焊膏品牌的核心競爭力，需要充分摸清國內(nèi)外品牌焊膏性能的差距，取長補短，為加速國內(nèi)品牌焊膏高水平、高可靠性發(fā)展做準(zhǔn)備。本研制工程對國內(nèi)外知名品牌焊膏的理化性能、工藝性和可靠性進行全面摸底，分析差距形成的原因，并不斷優(yōu)化國產(chǎn)焊膏，使其更具國際競爭力。本文介紹了研制工程第一階段的部分工作，對國外知名品牌的三款無鉛焊膏和兩款有鉛焊膏的全項目理化性能進行了性能檢測和研究分析。

1研究內(nèi)容及方法

1.1研究內(nèi)容

本文從焊膏的金屬部分、助焊膏部分以及焊膏整體三個方面對國外焊膏進行分析研究：焊膏金屬部分的性能研究主要包括金屬含量、合金成分、合金粉末粒度大小及形狀分布；焊膏助焊劑部分的性能研究包括酸值、擴展率、殘留物干燥度、銅鏡腐蝕和銅板腐蝕；焊膏整體部分的性能研究包括黏度、觸變系數(shù)、黏滯力、坍塌、錫珠、離子鹵化物含量、總鹵、離子清潔度、表面絕緣電阻和電遷移。