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:2005.02.211. 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 Directive2006 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 andTechnology 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 PDFSprite4. 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 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 Substancesin 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% PbJEIDA(Japanese Electronic Industry Development Association) <01% PbEUELVD(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.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): 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):c. 制造及维修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.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(含铅标准根据客户要求制定).电子产品中无铅焊料定义是:Pb<1000ppme. 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.16. 无铅DIP 区域的划分Pb-FreePb-Free 贴纸规格(绿色底,白色字体)35mm15mmPb-Free 区域专用Pb-Free 贴纸规格(绿色底,白色字体)Line Pb-FreePb-Free 贴纸规格(绿色底,白色字体)DIP 线规划DIP 车间焊锡渣标示无铅制程治工具标示无铅制程治工具标示有铅制程工具标示无铅制程工具柜标示DIP 物料室DIP 物料室规划 无铅锡棒放置区规划无铅制程PACKING 线维修区零件放置区规划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维修区无铅零件放置区维修区有铅零件放置区维修工作区域规划Sn RemAg 3.0 ± 0.2Cu 0.5 ± 0.1Pb 0.2 or 0.1Bi 0.2 or 0.1Sb 0.2 or 0.1Zn 0.001Al 0.001As 0.030Cd 0.001Fe 0.02Ni 0.01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。