无铅焊接分析与工艺技术复习大纲课件

1、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

2、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

3、？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，

4、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

5、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.

6、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

7、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

8、 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

9、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

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