无铅制程技术岗位培训
起 草: 彭志均
日 期: 2005.02.01 核 对:黄怡芳 日 期:2005.02.21
1. 无铅制程培训的目的
目 的: 能让所有工作人员认识到铅对人体的危害性. 范 围: 适用于所有制造有关到铅的行业
2. 铅的用量及对人体的危害性
1). 铅的用量:
各种行业使用铅的历史已有千年以上,目前全球之年用量约在500万吨左右,其中81%是
用于蓄电池,其次是氧化铅白色涂料与武器,两者用途也约在10%左右,是大家用铅的三种去处. 其实真正用在电子产品之焊接工业者,也只不过是0.49%而已,但由于其散布范围太广,而且非 常不易回收与再利用,是故所造成的污染危害则不能不算严重!
2). 铅对人体及危害性
铅是一种有毒的重金属，人体过量吸收铅会引起中毒，吸入低量的铅则可能对人的智力、
神经系统和生殖系统造成影响，铅化合物很容易渗入地下水,将成为饮用水的潜在危机.以日本 为例,其环保法规中即要求地下水的铅不可超过0.3ppm(0.3mg/l),至于美国更在其
EPA (Environmental Protection Agency美国环保署) CFR(Center for Future Research 未来研究 中心) 141中,规定饮用水的铅含量更严格到上限只有15 ppb(0.015mg/l)的微量.如再按美国环保 署EPA40 CFR261中TCLP毒物溶出之试验时,铅的最高溶出量只能分析到5mg/l,而一般电子产 品各种焊点中的含铅,废弃后在自然界的流失量(Leaching out),即高出上述溶出试验的数百倍之 多,如此危险能不令人戒慎恐惧小心翼翼.
为什么有铅物料对社会造成影响?
堆填区内被废弃的PCBs 不断增加
3. 各地区对无铅焊锡的需求
• 欧洲- Electric and Electronic Equipment (WEEE) Draft Directive 2006 年7 月，在欧洲地区禁止输入或制造含铅电子产品。
• 北美–有关使用无铅物料的活动增加，主要是受全球电子市场竞争影响。 • 亚洲(日本外) –受日本国际企业如Sony 的影响。 • 日本–对无铅电子组装的推动力最大
–已在2003 年本土的无铅电子产品生产> 90% –外地生产线无铅计划仍不是太清晰
• 日本电子情报技术产业协会(Japanese Electronics Industry and Technology Association) 进行制定无铅工艺标准及更新无铅技术方向 –建议Sn Ag Cu
–研究Sn/Zn/Bi PDFSprite
4. 积极禁铅及无铅的范围
无铅焊料(Lead Free Solder)不但专利与配方极多,令人不知所踪,而且焊接过程之温度递增(平 均比现行锡铅者至少增加30℃以上),对电路板与各种元件都带来了莫大的冲击与伤害;更有甚者是 焊点之完工品质与后续可靠度均大幅劣化衰弱,故业界长期流行著一种”Lead Free is lie”的说法.然 而在2003.02.13欧盟(EC共13个国家,并另有10国在04年中正式加入)竟然通过了无铅之正式 文件,使得千般不是的”无铅焊接”在强大政治压力下,已不存在任何抗拒的空间,而成为必须落实执 行的政策.一向嗤之以鼻的不屑,如今居然成了”Lead Free is a Low!”钢铁一般的法律,于是业界只好 从原本鄙视与排斥的态势中,一转而为不甘心又不得不接受的事实.
铅常以杂质的角色存在于锡或其他金属中,其重量比每低于0.1%wt,于是用锡去配制各种无铅 焊料(Solder)时,其中就自然含有了这种微量的铅了.此种极少量之杂质,很难用一般冶金技术将之完 全去除,只要铅的重量比<0.2%的目标,就可以了.
全球电子业将于2006年7月1日起全面禁铅,以下五种电子业领域即为无铅焊接所涵盖的范围: 1) 表面贴焊或重工熔焊所使用的锡膏(Solder paste) 2) 电路板面的可焊处理层(Solderable coating) 3) 零件脚或焊盘之处理(BGA球脚亦须整体无铅) 4) 波焊(Wave Soldering)的焊料 5) 元件内部各种互连点
5 无铅制程导入的目的
因欧盟立法RoHs<电子电机设备中危害物质禁用(Restriction on Use of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment,RoHS)┚指令规章>自2006年7月1日起禁止使用:镉、六价铬、 铅、汞、PBB(多溴联苯)和PBDE(多溴二苯醚),铅是仅有的RoHs受限物质,截至2006年7月所有电 子产品和封装材料将消除铅元素.我公司为适应这个大市场的需求及符合ISO1400环境管理体系,根 据其实际状况,推展无铅制程技术并迅速导入量产化,以适应客户的需求.
6. 无铅的定义
目前世界上较为知名的组织对于无铅的定义各有分歧,但是这些都不影响对于无铅发展的努力.以 目前几个代表性组织的无铅焊锡定义,它们的水准如下:
JEDEC(Joint Electronic Device Engineering Conical) <02% Pb JEIDA(Japanese Electronic Industry Development Association) <01% Pb EUELVD(EU End of Life Vehicles Directive) <01% Pb
从大处着眼,虽然无铅的定义在数值上有差异,但是可以看得出来这样的定义其实主要的目的是 希望不要在产品中刻意加入铅金属的作业,因此在无铅的精神上其实是一致的.
7. 无铅制程的特点
1) 制程专用性
员工的认识性: 让员工接受无铅培训,知道对无铅生产的重要性并对员工培训结果做好记录并
考核,达到无铅生产员工凭发无铅上岗证或无铅标示.
材料的专用性: 材料厂商承认书，无铅来料要贴上公司无铅标示并使用專门倉库或用专门的货
架并将无铅材料划分区域.
生產线的专用性: 要有明显的无铅标示区分区域,不能同有铅共用生产线.
治具/工具的专用性: 决不能与有铅的治具/工具相并用,因为电子元件脚直接就跟铅有关联. 机器的专用性: 机器不但要与有铅区分开,还要能达到生产无铅的要求.
文件制程专用性: 在文件上必须标注有明显的无铅生产制程管制标示，并将所有参数都在其文
件管制范围之下.
2) 制程管制性----要有明显的标识区分
8. 有铅与无铅制程的差异
1) 较高的制程温度,更小的制程限制,同体积的焊料重量减少12%,焊料的润湿性
2) 材料: 要制订无铅原材料标示并给原材料进行编号.(比如:无铅产品上使用的原材料新料号都
以“P”结尾)
3) 设备/治/工具: 无铅产品生产设备及材料及材料加工设备，工/治具需符合无铅生产规定. 4) 维修方法: 维修区需要作区域划分并作标识，所使用的材料，设备及工具需作无铅标识。
5) 管制方法: 要制订无铅管制体制,实行措施等.
6) 人员训练: 从事无铅产品生产的人员需经过无铅制程基础培训
11. 无铅制程试产前准备工作
1. 与客户及工程确认试产之锡膏类型
2. 收集无铅制程Reflow Profile及Wave Solder设定温度规范 3. 锡膏技术资料准备
4. 试产锡膏样品准备并确定试用型号及合金成份 5. 锡膏厂商承认书准备
6. 试产线确定及Reflow Profile及Wave Solder温度初步调试确定 7. 维修用烙铁头/锡丝及Rework Station确定
12. 无铅制程关系到的范围
专案总负责人 SMT工程 DIP工程 制 造 品 管 物 料 1.新产品无铅锡膏导入. 2.制程分析. 3.资料收集. 4.试产总结与报告 1.机器参数之设定. 2.温度量测. 3.无铅锡条的更换. 4.新产品PCBA的生产与区分 1.新产品PCBA的生产与区分. 2.生产作业问题的及时反馈. 1.新产品生产之检验. 2.不良信息之反馈. 3.生产资料的记录. 1.物料管理. 2.材料调动. 3.产品入库. 4.生产排程 14. 无铅制程导入需讨论内容
1. 材料采购/料号/储存/使用 2. 生产用料使用/管制/识别 3. WIP/半成品/成品区分识别 4. 设备/产线/区域/储存标识 5. 制程/钢网.参数差异 6. 耗材,工具使用/识别 7. WI及检验规范确定 8. 程序文件修改重点 9. 人员培训/认证/识别
15. 无铅制程的管理规划
1) 制订<<无铅制程管制规范>> 2) 制订<<无铅物料编码原则>>
要制订无铅原材料与有铅区分开来,无铅料号后以“P”结尾,有铅料号则无” P”结尾. 3) 制订<<无铅物料识别标示>>
a. 对无铅制程中所有物料由专人管制,无铅物料的储存区域与有铅物料分开,依对所有物料编写
料号,包装表面贴上公司统一的”Pb-Free”贴纸,(如下图):
c. 制造及维修
规划无铅区域.
2. 无铅制程使用之工具(如:烙铁头等)及材料(如:锡丝、锡膏等)应与有铅或储存工具的容器 上贴” Pb-Free”贴纸以示区分.
据客户要求制定).
电子产品中无铅焊料定义是:Pb<1000ppm
e. 完全无铅化时期:无铅焊料(锡膏、锡丝、锡棒、助焊剂)+无铅零件.
严格控制无铅材料的铅含量,符合客户要求的标准,且制定本公司的铅含量标准,为客户提供 合格产品.
f. 有铅物料彻底从产线移开.所有设备清洁(如:锡渣,机器内散料等).SMT印刷刮刀擦拭纸更换, DIP波峰焊锡槽更换为无铅锡槽.
35mm Pb-Free 15mm Pb-Free贴纸规格(绿色底,白色字体)
b. 用绿色斑马线规划无铅专用区域.以” Pb-Free”专用区域标示.(如下图): Pb-Free区域专用 Pb-Free贴纸规格(绿色底,白色字体) 1. 从SMT.DIP及Packing例出一条无铅专用生产线,线头用”Line Pb-Free”标识,用绿色班马线
Line Pb-Free d. 应定期对DIP波峰焊槽内无铅的铅含量抽样检查,若超标应换锡,使其达到标准(含铅标准根
Pb-Free贴纸规格(绿色底,白色字体) 16. 无铅DIP区域的划分
DIP线规划
DIP车间
焊锡渣标示
DIP物料室规划
DIP物料室
无铅锡棒放置区规划
无铅制程治工具标示
无铅制程工具柜标示
有铅制程工具标示
无铅制程PACKING线
无铅制程治工具标示
维修区无铅零件放置区
维修区有铅零件放置区
维修区零件放置区规划
维修工作区域规划
17. 无铅的波焊及氮气的影响
无铅焊料之波峰比起熔焊来还要麻烦,若仍以Sn Ag Cu之焊料而言.其机组中的锡池平均温度,须增 高50℃而约在250℃～260℃左右:至于焊接瞬间的波峰温度则更将高达280℃以上(约3～6秒),且预 热时间亦需加长,以减少高温的热冲击.如此之热量大增下.所带来的负面效果自必极多,现就温度曲线及成份进行分析如下:
无铅成份及杂质规格 Component Wt.%(range or max level
Sn Ag Cu Pb Bi Sb Zn Al As Cd Fe Ni 氮气的影响:
1） 降低锡渣量，节省焊料成本及处理锡渣带来的人工费用。
2） 促进润湿进而降低助焊剂使用量，印刷电路板表面残余物亦因此减少。 3） 用较低的炉温(对温度敏感的零件有帮助) 4） 增加生产线正常运行时间。
5） 导热系数(heat transfer coefficient)比空气高,使用温度可较低. 6） 降低缺陷率而减少修补时间以及人工费用。
但氮气使用量较大，氮气费用昂贵,经过供应商多年努力后,即使助焊剂活性不算很强,但在焊锡 性方面却也有了极大的改进,故即有了氮气环境的协助,其品质可改善的空间已经不多,于是现行代工 组装者为了节省成本起见,氮气环境的流行已渐渐减少.
Rem 3.0 ± 0.2 0.5 ± 0.1 0.2 or 0.1 0.2 or 0.1 0.2 or 0.1 0.001 0.001 0.030 0.001 0.02 0.01 18. 无铅产品文件管制
對无铅要求的所有文件進行有效控制, 確保无铅運作有關的場所能適時獲得適用文件有效控制.
无铅产品文件管制
超越机械设备有限公司
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