无铅焊接分析和工艺技术复习大纲课件

无铅焊接分析与工艺技术,复习大纲,第一章 无铅焊接概况,1.1铅对人类的危害（P1） 铅是重金属，在生物系中属于存储型金属，对植物、动物和人类生活环境造成危害。 铅会污染地下水，它通过饮用水、食物、灰尘等途径进入人体后与血液中的蛋白质牢固结合，对人体造血系统、消化系统、神经系统、生殖系统、肝、肾、内分泌、免疫功能都有危害。,第一章 无铅焊接概况,1.2 从哪些方面看，无铅化势在必行？（P3） 环保 立法 市场竞争,第一章 无铅焊接概况,1.3 什么是ROHS指令、WEEE指令？其全称及中文解释是什么？ROHS指令的豁免条件？欧盟颁布ROHS指令的目的？企业建立和实施ROHS符合性策略的方法？（P3） ROHS指令是欧盟议会于2002年颁发的2002/95/EC号决议关于限制在电气电子设备中使用某些有害物质(The Restriction 0f the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)指令的简称 WEEE指令是欧盟议会于2002年颁发的2002/96/EC号决议关于电气和电子产品废弃物(Waste Electrical and Electronic Equipment)指令的简称 目的：一是设立技术壁垒，提高产品准入门槛；二是加强环境保护，确保可持续发展。 豁免条件：在技术和科学上，通过改变设计方案，无法把这些有害物质去掉或者用其他物质取代；替代品会给环境、健康或者用户的安全带来的不良影响，已经超过了去掉有害物质所带来的好处；在目前工业或是商业的产品销售范围中，可行的替代品并不存在。 企业建立和实施ROHS符合性策略的方法：P6,第一章 无铅焊接概况,1.4 对无铅焊料合金的要求，要求其哪些方面的性能与传统的Sn/Pb合金相接近？物理性能和化学性能分别有哪几方面？(P11) 要求无铅焊料合金的熔点、物理性能、化学性能、冶金性能、机械强度及可制造性等各方面尽量与传统的Sn/Pb共晶合金相接近。 物理特性，如导电性、导热性、润湿性、表面张力等；化学性能，如耐腐蚀、抗氧化性好，不易产生电迁移等。,第一章 无铅焊接概况,1.5 目前使用最多的无铅焊料合金各金属的比例是多少？金属含量与阻焊剂的质量比和体积比是多少？其熔点是多少？最常用的有铅焊料合金金属比例是多少？其熔点是多少？（P16） Sn96.5Ag3.0Cu0.5（IPC推荐），质量比约为9:1，体积比约为1:1，熔点217，最常见的有铅焊料Sn63Pb37，熔点183,第一章 无铅焊接概况,1.6 无铅工艺对PCB的要求有哪些？（P20） (1)无铅工艺要求较高的玻璃化转变温度Tg (2)要求低热膨胀系数(CTE) (3)高耐热性 (4)高PCB分解温度Td(340) (5)PCB吸水率小 (6)低成本,第二章 无铅焊接界面特性和评价,2.1 什么是迁移？其生长过程分为? （P35） 迁移是金属材料在环境下的化学反应形成的表面侵蚀现象，其生长过程分为阳极溶解反应，离子移动，阴极还原反应。,第二章 无铅焊接界面特性和评价,2.2 对于当代新型电子产品电子组装的焊接强度评价，要充分考虑哪几点？ （P43） 焊端尺寸的日益缩小对界面化合物层的影响。 对焊点针孔(Void)的评价。 元件表面处理的影响。,第三章 电子元器件封装的无铅化技术,3.1 电子元器件的无铅化镀层主要有哪几种？（P46） 在电子元件无铅化镀层开发中，已有Sn、Sn-Bi、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Zn等易熔性金属，作为替代无铅镀层被逐渐应用。,第三章 电子元器件封装的无铅化技术,3.2 电子元件外部端子的无铅化应该满足哪些要求？（P46） 必须是无毒性的，适合于环保要求的材料。 作为替代使用的材料，其地球资源应该是富裕的，成本是便宜的。 材料组成的合金组合比率是固定的，并且与所有的无铅焊料焊接后能得到合格的可靠性。 电镀后形成的镀层，针对温度、湿度具有良好的抗氧化性。 镀层的质量是稳定的，不必担心锡须或迁移的发生。 电镀液管理与废水处理不会形成新的污染。 电镀液品质稳定，可实行快速电镀。 对应片状元件可实行滚镀法。 属于中性区域内的电镀，对被镀元件不会造成特性的劣化。,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.1 钎焊的过程包括哪几个阶段？（P77） 焊接过程都要经过对焊件界面的表面清洁、加热、润湿、扩散和溶解、冷却凝固几个阶段。,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.2 助焊剂与母材之间的反应包含哪几步？（P78） (1)松香去除氧化膜 (2)活性剂去除氧化膜 (3)母材被腐蚀 (4)助焊剂中的金属盐与母材进行置换反应,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.3 什么是润湿性？润湿与表面张力的关系？（P81） 润湿是液体在固体表面漫流的力，表面张力是液体在固体表面缩小的力，表面张力与润湿力的方向相反，因此表面张力不利于润湿。 熔融焊料在金属表面也有自动缩成最小的表面张力观象。因此熔融焊料在金属表面润湿的程度与液态焊料的表面张力有关。,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.4 如何获得理想的界面组织？（P87） 钎料成分和母材的互溶程度好； 恰当的温度和时间； 液态焊料与母材表面清洁，无氧化层和其他污染物； 表面活性物质(助焊剂)的影响； 环境气氛，如氮气保护焊接； 能够保持一个平坦的反应层界面，如膨胀系数小的PCB材料及平稳的PCB传输系统。,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.5 常见的回温曲线主要分为哪5个区域（P94） 升温区、预热区、助焊剂浸润区、回流区(液相区)和冷却区,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.6 影响钎缝(金属间结合层)质量与厚度的因素有哪些？（P95） 焊料的合金成分 合金表面的氧化程度 助焊剂的质量和选择 焊件表面的氧化程度 焊接温度和时间,第四章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线,4.7 典型的温度曲线有哪三种类型？（P103） (1)适用于简单产品的三角形温度曲线 (2)推荐的升温一保温一峰值温度曲线 (3)低峰值温度曲线,第五章 无铅焊接的特点、应对措施及如何建立符合ROHS的无铅生产线,5.1 无铅焊接对再流焊设备的要求有哪些？（P117） 要求耐350以上高温，抗腐蚀。 设备横向温度均匀，横向温差±2，必要时对导轨加热或采用特殊材料的导轨。 升温、预热区长度要加长，满足缓慢升温的要求。 要求有两个回流加热区或提高加热效率。 增加冷却装置，使焊点快速降温。 对于大尺寸的PCB需要增加中间支撑。 增加助焊剂回收装置，减少对设备和环境的污染。 充N2有利于提高焊点的浸润性。,第五章 无铅焊接的特点、应对措施及如何建立符合ROHS的无铅生产线,5.2 无铅波峰焊预防和控制哪几种金属的污染？（P120） Pb污染、Cu污染、Fe污染,第六章 无铅工艺实施,6.1 无铅焊膏的检测评估与认证内容有哪些？（P132） 锡粉粒径及形状 助焊剂含有量 黏度测试 黏着指数测试 印刷性测试 铬酸银试验 铜镜试验、铜板腐蚀试验 卤素含有量试验 锡球测试 坍塌试验 润湿性试验,第七章 无铅焊接的可靠性,7.1 影响产品可靠性的因素有哪几个？（P152） 产品的可靠性使用寿命，除了与本身的可靠性设计有关外，使用的温度条件、使用的次数频率对寿命也会产生直接的影响。,第七章 无铅焊接的可靠性,7.2 故障模式来说常用浴盆曲线来表示，其可靠性对策是？(P154) 这些故障模式的可靠性对策，可采用以下的方法： 初始故障：初始设计与工程管理、筛选、老化试验。 偶发故障：可靠度的设计。 磨损故障：各种耐久性试验、寿命设计,第七章 无铅焊接的可靠性,7.3 故障树分析FTA的英文全称是什么？（P155） Fault Tree Analysis,第七章 无铅焊接的可靠性,7.4 可靠性的试验方法与评价基准，常用的有哪些？(P156) 可靠性的试验方法与评价基准，世界各国都设立了许多标准，常用的有IEC、ISO、MIL、JIS、JEDEDC、IPC等。,第七章 无铅焊接的可靠性,7.5 在无铅焊接作业过程中，铅的混入有什么影响？（P164） 在无铅焊接作业过程中，铅的混入会对连接可靠性产生一定的影响，除了会产生剥离外，对接点的热疲劳、扩散等也有直接因素。,第七章 无铅焊接的可靠性,7.6 由扩散造成的劣化中，对应铅污染引起可靠性下降的对策有哪些？（P167） 组装工艺最好要进入完全无铅化，即元件电极的无铅化，设定有效的焊料槽污染管理措施等。详细的说明有以下几点： 要建立焊料第三相分散情况的相关报告制度。 选择热膨胀差小的电子元器件，电路板的热膨胀系数最好接近所用的无铅焊料，另外电子元器件的应变要小。 不能使Bi与Pb共存，Bi的含量不可过多。 使用的温度范围最好限定在100以下(整机产品) 对于扩散促进引起的劣化，目前还没有好的对策，有待今后作进一步的原理分析。,第七章 无铅焊接的可靠性,7.7 金属间化合物的英文简称是？金属间化合物的生长会使接点强度发生劣化，主要的原因是？（P169） 金属间化合物的英文简称是IMC 主要原因：多数金属间化合物呈脆性；形成针孔,第七章 无铅焊接的可靠性,7.8 从故障形态分析，因湿度造成的故障有哪几项？（P180） 短路； 有机材料的吸湿引起膨胀； 因吸湿发生腐蚀和氧化； 离子迁移。,第七章 无铅焊接的可靠性,7.9 简易的离子迁移试验方法有几种（P185） 简易的离子迁移试验方法有去离子水滴落法(WD)、稀薄电解液浸渍法、滤纸给水法等数种,第七章 无铅焊接的可靠性,7.10 电迁移的发生不仅是一种单纯性的不良，同时和哪些扩散有密切的关系？（P187） 电迁移的发生不仅是一种单纯性的不良，必然同热活性扩散、温度适应性扩散、应力场活性扩散等有着密切的关系。,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.1 什么叫做可靠性试验？（P200） 从广义上来说，凡是为了了解、评价、分析和提高产品可靠性水平而进行的试验，都可叫做可靠性试验。,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.2 可靠性工程中所说的应力是如何定义的？(P200) 可靠性工程中所说的应力不是物理学上的 机械应力，而是泛指驱动或阻碍产品完成功能的动力和加在产品上的环境条件(如温度、湿度、电压、振动等)，是产品退化的诱因。,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.3 对于焊点的可靠性工作，建议考虑采用怎样的工作思路？（P201） 收集产品历史经验与现场使用的可靠性数据； 分析建立主要的失效模式及其分布； 通过失效分析方法寻找产品失效的机理； 对新产品、新工艺进行可靠性设计，并用可靠性试验验证其设计； 通过加速试验获得新设计焊点的寿命特征； 建立加速试验数据或特征寿命和实际使用寿命之间的对应关系，得到评价数学模型； 利用数学模型描述产品寿命的变化规律； 用加速试验方法进行产品的可靠性和寿命认证与评估； 基于失效机理与数学模型，通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命： 定期进行可靠性试验，确保产品和工艺的一致性与稳定性； 进行现场使用的维护，收集可靠的现场使用数据，为下一步改进做准备。,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.4 焊点主要的两种失效模式是？(P203) 疲劳断裂开路失效 腐蚀失效,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.5 主要的可靠性方法有哪几种？（P206） 热疲劳试验方法-温度循环； 振动试验； 跌落试验； 高温储存试验； 湿热试验； 电迁移试验； 高加速寿命试验和高加速应力筛选,第八章 焊点可靠性试验与失效分析技术,8.6 哪些原因会导致润湿