行业需要一份真正的SMT学术期刊，那正是我们的目标！ 国际电子工业联接协会
联合出品 ®
双月刊 2010年3/4月刊
第2期
刊首语：回顾 总结 前进 ■
■
前沿: Sony推出无镜头相机 改变: IPC中国开设5个认证培训CIS级别培训公开班 技术: 底部填充工艺的持续优化 活动: IPCWorks Asia征集优秀论文
价值. 选择. 生产力.
面向未来. 今天您所需的可能不适于您的明天。那就是为什么 Horizon给予您充分的自由，配置您的丝网印刷机 一如您为赢得未来生产力优势所需要的。相当简单： 您从一系列先进的标准配置开始，然后从广泛的配 件中进行选择以增强产量，良率和生产力从而优化 性能和价值。
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今天生产不需要的选件，您可以在未来添加，利用 Horizon的灵活性实现新目标并且延长它的使用寿 命。配备我们强大的Instinctiv™ V9先进用户界面、 一流的服务和支持及公认的六西格玛生产，您可以 获得什么？在设备使用年限中，最高的投资回报率 和最好的拥有价值。
www.dek.com/cn
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 3
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目录CONTENTS IPC中国SMEMA理事会成员名单 Frank Wang Asymtek 中国大中华区总经理 Allen Huang 英国得可印刷机有限公司上海代表处大中华区总经理 Marc Peo Heller Technologies总裁 Hamed EL-ABD WKK经销有限公司执行董事 孙志明 深圳市劲拓自动化设备有限公司销售总监 杨福彦 西门子电子装配系统有限公司市场总监 鲍 伟 深圳市凯意科技有限公司高级产品应用经理 Dick Kam 佳力科技首席执行官CEO
刊首语Between The Lines P3.
回顾 总结 前进 ■
Allen Huang
■
新闻News P4.
高效软件融入整个SMT加工链
P4.
OK国际全新MRS-1000模组返修系统致力提高生产力
P5.
Sony推出无镜头相机
P5.
激光成像彩色电影制作启动
P5.
MYDATA推出全新的SMD元件仓库
P24. IPC新市场数据报告带来经济复苏的佳音
展会Trade Show P6.
超过120种新产品将亮相IPC APEX EXPO™展会
Sin Kin Keong Speedline Technologies中国区业务经理 蔡节培 维多利绍德上海代表处中国首席代表
评论Comments P7.
麦克·佩恩
一个关于KIC Nagivator Power的真实故事
谢健浩 德国埃莎亚太区办事处副总经理 向晓平 毕梯优电子(上海)有限公司销售总监 史建卫 日东电子科技（深圳）有限公司技术总监
事件Events P12. IPCWorks Asia论文征集 P14. IPC 2010中国电子制造年会成功落幕
Roger Lee 富士德科技有限公司CEO 王 健 美亚科技华南区销售总经理
EHS动态EHS Updates
Pelle Wennerlund MYDATA automation AB 中国区董事总经理
P8.
IPC敦促欧盟领导人在RoHS指令的修订中加入科学依据
陈宏俊 Okinternational北亚区销售总监
P8.
IPC出版1751A和1752A两份材料声明标准
赵 丽 日联科技副总经理
SMT技术发展趋势SMT Evolvement P9.
以下为新增成员 顾星良 KIC中国华东区总经理
底部填充工艺的持续优化
P15. 抗枕头缺陷免洗无铅无卤焊膏评估
Lee Hong Kim & Rick Ong Chuan Xia & Scott Priore
P19. SMT产业迅速复苏 P25. SAC105——无铅焊料合金的新选择
金存忠 徐金华 &马鑫
周 林 深圳德森精密设备有限公司总经理
EMS动态EMS Updates P20.
编委会 钟秉刚
David Bergman 技术顾问 刘春光 主编 jamesliu@ipc.org 宋 芬 编辑 ssong@ipc.org 程中秋 设计 qiuqiucheng@ipc.org
汽车电子生产中LED亮度等级控制的软件解决方案
IPC培训与认证IPC Certification P22. 透析标准 学以致用 P23. IPC中国开设5个认证培训CIS级别培训公开班 P29. IPC会员免费CIS培训变更通知
时事快讯Fast Facts 调查Survey
电话（021）54973435 传真 (021) 54973437 上海市延安西路1088号2303室 200052
宣传页面预定： (021) 54973435／603 2 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
郭浔
朱慧
Between The Lines
刊首语
回顾 ■ 总结 ■ 前进 尊 ••
产，创造超卓的成效。
•• 首先，恭贺 IPC SMEMA在2010年这
•• 尤有甚之，我们更助客户引入精益
个 特别的年份以电子书的形式，出版
管理模式，降低生产成本，提高生产效
IPC SMEMA会刊。单是这一项创举，已
益。现在，精益管理不单应用在厂房的
足以说明电子行业以至电子消费品，
生 产工序，更扩及行政管理，如财务、
在过去30多年来经历如何多姿多彩的
分销等 等，务求达 到“全民”皆 精益求
蜕变，为日常生活带来数 之不尽的改
精，尽善尽美。
变。与此同时，电子行业也在不 断努
••
力，引领时代步伐。
•• 展 望 未 来 ，企 业 要 获 得 长 足 的 发
••
展，甚至是跳跃式的进 展，则需在已成
•• 虽然去年电子行业大受金融海啸
功的基础上，拓展新的市场领域。
的冲击，但 总算能 站稳 脚 步。展 望今
••
年，已经有许多企业，如代工厂、设备
•• 由于现时全球均大力提倡环保，不
供应商、分销商、零配件供应商等，均
单能缔造绿色环境，也能摆脱石油存量
对前景表示乐观。
日益减少的困扰，因而令替代能源成为
••
时代新宠。中国政府更在去年订下明确
•• 回顾这些 企业之所以能在竞争激
目标，提出到2 02 0 年时，非化石能源占
烈的电子行业中稳步向前，皆因不断
一次能源消费比重由现在的 9 . 9 % 达 到
顺 应环 境，改变经营模式，开拓新天
15%左右。正是由于国家政策的大力推
地。
动，新能源行业有了突飞猛进的发展，
••
行业规模不断扩大。
•• 作为设备 供 应商，早已不能 单靠
••
销售设备来满足客户的要求，而是要
•• 有见及 此，如果我们能把现有的种
在优 质的设备上，加上卓越的服务，
种技术，扩展至新能源产品的应用上，
方能赢得客户的信任。
业务的增长自然是指日可待，企业的发
••
展也是一片光明。
•• 今日，我们 依然 投 入 大 量的人力
••
物力，不 断 研发，务求 推 出“ 创 新 的
•• 最 后，我谨代 表 I P C S M E M A中国董
技术”，也同时着重“创新的服务”。
事会，祝各 位会员业务蒸蒸日上，与时
从最初协助客户安装生产线，确保正
并进。
敬的IPC SMEMA会员及业界同仁：
Allen Huang 英国得可印刷机有限公司上海代表处 大中华区总经理
••
常运行；到现在要深 入了解 客户的操 作流程，设法协助客户灵活运用我们 提供的崭新技术和设备，尽快投 入生
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News 新闻
SIPLACE Operations Information Broker：
高效软件融入整个SMT加工链 着 S I P L A C E O I B（O p e r a t i o n s
业 业务 领域 驱动技 术集团旗下的一家
Infor mation Broker）新版本的推
全资子公司。在 上海、北京、深 圳和苏
出，S I P L A C E 团队现在为电子生 产提
州都设有办 事 处。作为表面 贴 装 技 术
供了一 个 业 经 优 化 的 多 厂 商 集 成 平
行业（SM T）具有领先地位的供应商，
台。通过使用 SIPL ACE OIB，不同厂商
西门 子 电子 装 配 系 统 有 限 公司 凭 借
的应用软件将能够相互交换数据，从
S I P L A C E，已从 为电子行业 生 产 商 提
而能够完整透明地将整个SMT加工流
供贴装设备的供应商发展成 为全套交
程映射到不同种类的IT平台上。
钥匙解决方案的供应商。
•• 横向，SIPL ACE OIB能够将以前独
••
立分布于不同机器和生产线中的应用
••
软件连接起 来；纵向，S IP L ACE OIB能
••
够将机器、产线，同MES和ERP系统连
••
随
OK国际全新MRS1000模组返修系统致 力提高生产力
接起来。 •• 一 个极具吸引力的功能是，各 个不同的软
件模块产生冲突，进而需要进行繁琐的故障排
件模 块在 进行 独自的更 新，升级 及变更之后，
除 工作，重 复 进 行更 新，长 时间生 产 停止和中
SIPL ACE OIB仍能维持它们的集成关系。这使得
断。
企业能够轻松将以前单独分布的软件模块连接
•• 通过使用 SIPLACE OIB，电子制造商可以最
起 来，最大限度地降低由于软件更 新可能导致
大限度地降低系统的更 新风险。借助这一独一
的生产故障风险，并显著减少管理成本。
无 二的软件集成平台，每 一 个应 用软件都可以
•• 通过将其流程和软件同 SIPLACE OIB进行集
单 独进行更 新，从而 不再需要像以往一样，花
成，电子制造商 将能够显著 改 进其 S M T制造的
费高额费用对来自不同制造商的软件进行同步
透明度、速度、灵活性和生产效率。
更 新。在 此 基础之上，S IP L ACE OIB可消除过去
SIPLACE机器数据应用到整个生产线
在版本升级时存在的接口问题，确保不同的软 件或相同软件但不同版本的软件仍能保持其原
•• 通过使用全新的 SIPLACE OIB这个开放的平
有的功能。这将可以有 效降低维护成 本，显著
台，电子制造商将分布于SMT流程中来自不同制
提高生产线的可用性和生产效率。
造商的硬件和软件集成到一 个平台。借助其 功
•• 有了SIPL ACE机器, 西门子电子装配系统有
能界面，SIPLACE OIB能够将SIPLACE数据和其它
限 公司成 为全 球 表面 贴 装 技 术贴片机 及 其 解
机器生成的文件提供给加工链中的其它厂商。
决方案的领先制造商。从1985年起步到2009年
•• 由于 这一工作 在 后台完成，其它软件制造
间，公司成功为2,0 0 0家客户安装了大约22,0 0 0
商 将可以无 缝 地使 用S I P L AC E 软件逻辑 模 块 及
套贴片机。SIPL ACE产品被广泛采用，特别是在
其生成的数据，而无需使用或复制SIPL ACE用户
电子制造服务提供商中更为普及。SIPL ACE贴片
界面。电子制造商 现在可以在其它应 用软件和
机在各个工业领域都有应用，如电信、汽车、消
生产流程中使用原始的SIPL ACE数据，来提升其
费电子和自动化等领域。
生产质量和绩效。
••
简化的软件版本管理降低了IT成本 •• 在 不 同 种 类 的 软件 和 形 形色色 生 产 环 境 中，每 一 次 系统 更 新 都面临着重 大 挑 战：高昂 的成 本、冗长的时间和大 量的风险。即使 更 新 一个软件模块也可能导致与加工链中的其它软
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•• •• 如欲了解 有关 S I P L A C E的更 多 信息，请 访 问：www.siplace.com。 •• 西门 子 电子 装 配 系 统 有 限 公司为 客户 在 电子装配领域提供度身定制的综合解决方案， 是 西门 子 电子 装 配 系 统 有 限 公司是 西门 子工
O
K国际已推出其新的M R S -10 0 0 模 组返修系 统。作为B G A / C S P 和S M T元件 拆 除 和置 放
的对流返修系统，该模组返修系统结合最先 进 的装配技术，扩充应用能力并进一步提高生产 力。 MRS-1000结合先进的返修技术，是适用范 围极其宽泛的系统。该系统由手持式对流工具 和喷嘴、预热 器、带板支 架的可调工具架及放 大镜组成。可处理大至12”x 12”印制电路板或 使 用独立B H -10 0 0 板 架处理更大型印制电路板 的手辅返修系统，致力于处理大至40mmx 40mm
新闻 News
的元件 ，成为拆除精细SMT元件和其它要求加
或者视觉取景器，但是可以更换镜头的单反相
m 2 。在 激 光 装 置 的功率 消耗和成像 扫描单元
强控制的工艺的灵活选 择。包括可编程 性、数
机。
分别是2.6和0.5W时全白信号的最大屏幕流明
字显示器、多达50个档案存储的程序存储器和
为14.0lux。
可调节性标准配置的系统，适用范围极广并有
•• 因 此，为了实 现 6 0 英寸电视 达 到 5 0 0 c d /
助提高生产率。
m2的流明，同时全白信号339lu x时达到最大屏
•• 模组系统配备用于拆除和置放 SMT元件的
幕亮度，所需激光单位和图像以及扫描单位功
新HCT-1000可编程手持式对流工具。具 有数字
率消耗分别为35.3和0.5W，这些是远远低于目
控制、内部或 外部热电偶 反馈控制、P r o f i l e 存
前 市面上的平板电视的。（当温 控 装 置 用于制
储 和元件置 放和 拆 除的集成 真空装 置的H C T-
冷时，总功率消耗从35.8W增至71.8W）。
10 0 0，是多功能的对 流工具。手柄具 有允许人
•• ••
工或自动操作工艺的真空和回流按 钮，该真空 选项含有自动元件吸取，更 进 一步加强工艺控
Sony的无镜数码相机附带A P S - C尺寸的
制。HN系列喷嘴满足返修包括BGA、QFP、LGA、
图像传感 器，类似于三星数码影像有限公司的
PLCC和SOIC所有尺寸精密元件的应用。
产品。此 外，它支 持1 0 8 0万像素全高清视 频和
MRS-1000同时配备满足用户通过精密控制
AVCHD格式记录，使用H.2 6 4编码。
热 输出而提 高 热 容量 的 P C T-1 0 0 0可编 程 预 热
•• 目前，S o n y 已 经 展 示了三 种 新 型 可替 换
器。传 送更多热量到复杂电路板，预热 器在温
镜头的模型。但是公司并未透露镜头所搭载的
度快 速 上升确保更快 生产率的同时，保证极高
相机型号。Sony个人影像和音响企业集团总裁
水平的热控。P CT-10 0 0配备基于OK国际顶尖 返
“我们将 会尽可能的 M as as h i I mam ur a表 示：
修系统的极先进的加热器设计。该对流加热器
使用目前的α挂载镜头来装配无镜相机。”
生成涡旋效应，有效地直接、集中加热。
••
此外，MRS -1000亦配备ATH-1000可调工具 架，其 具 有板支架、锁定手柄座、Z轴停止和固 定架配置，扩展系统的固有灵活性和便利性。 并且，具 有4x大 透 镜和用于无阴影照明的集成 LED灯的LM-1000放大镜，进一步完善OK国际的 最新产品展示。 •• •• 关于 OK国际 O K国际是 生 产 装配 设备 全 球领先的产品 供应商。产品范围包括桌面焊接和拆焊工具、 芯片返修设备、点胶系统和配件及烟雾 净化系 统。 OK国际致力于了解其客户的产品需求，并 提 供 创新、可靠、具价格 优 势且易于 使 用的专 业产品。通过全 球销售网络，OK国际以本地化 满足区域市场需求，提 供专业的产品支持和积 极的客户服务。
MYDATA推出全新的 SMD元件仓库 M Y DATA推出全新的SMD元件仓库，专门 用于S M D 装配 元件的存放。这个占地仅1平米 的立体仓库最多能容纳54 6 个不同的S MD卷带 或294个托盘。它采用紧凑圆形设计，围绕中心 的三轴持取 结 构能快 速 地存取元件。同时，运 用直 观、强大的控制软件，能够负责管理 若 干
激光成像彩色电影 制作启动
2
010 年17日至19日在日本 举办的nano Tech 2 0 1 0展 会上，一家位于日本的 合资公司，
Micro Precision公司展示了其激光投影显示技 术在彩色电影上的应用。 •• 这种 激 光 投 影 技 术采用激 光 束和电 影显 色系统替代了CR T（电子射线管）电视的电子束 技 术。日本以外的一些风险投资公司也在开发 类似的技术。 •• 目前，M i c r o P r e c i s i o n 公司制 作了1 5 . 4
英寸 大 小的彩色电 影，显 示屏的亮度 是18c d / 个任务清单，同时具 备检 索外部 单元、任务准 备和最低库 存自动检测等功能，大大减少人 工 存取极易引起的混淆和差错，从而减少资本浪 费和备料时间。SMD元件仓库还选配除湿装置 来提 供干燥空气，便于 储 存 湿敏 元件，并能 记
Sony推出无镜头相机
S
o n y 公司宣称 将 会在2 0 10 美国加利福尼亚 州的阿纳海姆举办的PM A 2 010上发布一款
拥有可替换镜头功能的“无镜”数码相机。
录和提 供 温 度和湿 度“跟 踪数 据“，监 控 元件 的有效使用期限。SMD元件仓库的智能化和自 动化能与您的生产环境无 缝集成，实现快速的 投资回报。
•• 所 谓 的 无 镜 相 机 指 的 是，没 有反 光 镜 箱
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Trade Show
展会
超过120种新产品将亮相IPC APEX EXPO™展会 受
到 经济复 苏的 积 极信号 鼓 舞，来自电子
Qualectron Systems Corporation, 展位号 2276
制造行业的超 过1 2 0 种 新产品和服 务将
Qualitek International Inc., 展位号 1548
亮相4月6-8日于拉斯维加斯曼德勒海湾度假和
Quik-Tool, LLC, 展位号 440
会展中心举办的IPC APEX EXPO™展会。
R&D Technical Services Inc., 展位号 1276
•• 将近350 个服务于电子组装和 P C B行业的
RMD Instruments Corp., 展位号 349
参展公司将带来最 新的技术、材料以及工艺，
Robotas Technologies Ltd, 展位号 311
来帮助企业提高效率并 优化 工艺。展 会主办方
RPS Automation, 展位号 2177
对展 会的预期很是乐观，因为目前登记的观众
ScanCAD International, Inc., 展位号 1447
已经差不多和2009年齐平。
Schleuniger, Inc., 展位号 527
•• •• 以下公司将在展会期间带来新产品： Acculogic, Inc., 展位号 249 ACE Production Technologies, Inc., 展位号 464 APS NOVASTAR, 展位号 749 Aqua Klean Systems, 展位号 1584 Aqueous Technologies, 展位号 725 Arlon Materials for Electronics, 展位号 1329 ASC International, 展位号 1634 Ascentech, LLC, 展位号 2359 Assembléon America, 展位号 325 Austin American Technology, 展位号 2242 Blackfox Training Institute, LLC, 展位号 1424 Bliss Industries, Inc., 展位号 471 Brock Electronics, 展位号 2047 Camtek USA, 展位号 841 Christopher Associates, Inc., 展位号 1917 Cobar Solder Products Inc./Balver Zinn, 展位号 1876 Cogiscan Inc., 展位号 1828 Count On Tools, Inc., 展位号 1870 Creative Electron Inc., 展位号 2463 DEK International, 展位号 1573 DIS Inc., 展位号 1228 DMI International, 展位号 1175 EFD, Inc. A Nordson Company, 展位号 1641 Electrolube, 展位号 2459 ESSEMTEC, 展位号 1259 Europlacer North America, 展位号 2259 Everett Charles Technologies, 展位号 1782 FCT Assembly, 展位号 2317 Finetech, 展位号 2228 Fisnar Inc., 展位号 1529 FlexLink Systems, Inc., 展位号 877 6 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
FocalSpot, Inc., 展位号 2035 Henkel Corporation, 展位号 2159 HIROX-USA, Inc., 展位号 450 IBL Technologies LLC, 展位号 2311 Indium Corporation, 展位号 441 Inovaxe Corporation, 展位号 658 Intuitive & Cimnet Systems, Consona ERP Solutions, 展位号 1325 INVENTEC PERFORMANCE CHEMICALS, 展位号 465 JTAG Technologies, 展位号 2325 Juki Automation Systems, 展位号 1735 Kyzen Corporation, 展位号 2241 Malcomtech International, 展位号 1431 Martin GmbH, 展位号 638 Microscan Systems, Inc., 展位号 1826 Milara/Mirae, 展位号 959 MIRTEC Corp., 展位号 2219 Nihon Superior Co., Ltd., 展位号 1426 Nordson EFD, 展位号 1641 North Star Imaging, Inc., 展位号 1911 OK International, 展位号 1482 Ovation Products, 展位号 1173 Panasonic Factory Solutions Company of America, 展位号 1871 Park Electrochemical Corp., 展位号 401 PCB Planet (India) Ltd., 展位号 2226 PCQR2, 展位号 1231 Peach Technovations Pvt. Ltd., 展位号 827 Pemtron Technology Corporation, 展位号 2083 Pillarhouse USA, 展位号 2149 Printed Circuit Design & Fab, 展位号 237 Production Solutions, Inc., 展位号 2150 Q Corporation, 展位号 511
SEHO North America, Inc., 展位号 259 SEICA Inc., 展位号 973 Seika Machinery, Inc., 展位号 407 SIEMENS Electronics Assembly Systems, LLC, 展位号 2011 Smart Sonic Stencil Cleaning Systems, 展位号 1771 SMH Technologies, 展位号 1582 SPEARIT, 展位号 1884 Taconic, 展位号 807 Taiwan Union Technology Corporation, 展位号 1025 TopLine, 展位号 1825 Transition Automation, Inc., 展位号 1729 Unicomp North America LLC, 展位号 576 Universal Instruments Corporation, 展位号 1083 Universal Laser Systems, Inc., 展位号 2279 Valor Computerized Systems, 展位号 2337 Vi TECHNOLOGY, 展位号 1948 XACT pcb Ltd., 展位号 819 XJTAG, 展位号 1564 展会上将展示的新产品和服务代表了很多 的产品类 别，包 括电子组装、制造和测试 用的 设备和 材料，P C B 制 造 用的 化 学品、材料和 设 备，设 计 软件，以及 其 他 种 类。如 果 要阅览详 细的新产品、展出公司以及联系方 式、产品描 述以及展会视频，请登录IPC APEX EXPO在线展 厅：www.IPCAPEXEXPO.org/exhibitors。 如要了解展会的更多信息，或者进行免费 的听众预登记，请登录www.IPCAPEXEXPO.org。 免费的展 厅 观 众 登 记 可以让 您参 加 众 多的 活 动，包括免费技 术论 坛、主 题演讲以及交流联 谊活动。
评论 Comments
一个关于KIC Nagivator Power的真实故事 ——减少用电也就减少了生产成本和碳的排放量 作者：麦克·佩恩，Delta电子集团股份有限公司 Prairie Grove(普雷里)，阿肯色州
D
elta电子集团是一家生产高混合低产量产品的电子制造商，服务于电 讯业，基础设备，国防和航空工业。公司主要生产5大类产品，专为客
户提供低成本高效益，高质量的服务! •• 事 实上,电子制造 业的竟争非常 激 烈,而且会 越 来越 激 烈, 这已是大 家公认的.在这样的环境下企业怎样才能生存并且发展，我们对此还所知 甚少.制造业中有一种趋势就是尽可能的降低成本以满足自己生存发展.然 而,Delta电子集团意识到节约成本是成功的重要条件 但不是必要条件。 我们需要明智的投资以兑现我们为客户提供高质量，低成本产品的承诺。 但这不是唯一的方法，只有不断的改进才能显示出与众不同的效果。
•• 在位于阿肯色州的 Del t a电子集团工厂，我们决定把减少电能消耗作 为提高竞争力的步骤之一。再流炉消耗了工厂里大部分的电能，因此它成 了最受关注的焦点。市场上有好几款热工艺优化工具，都是帮助制造商去 优化他们的炉子，使得炉子工艺设置更符合制程窗口。然而，只有一家厂 商公 开 表 示有能力按 标准 来优化电力的使 用。我们决定采购一台，亲自 验证其系统真正的性能。 •• 我们测量节约电能项目的第一步是在回流炉的电源上接上电能表。 我们 采用与以前 相同的炉 温设 置 开始生 产（设 置1）。回流 炉的 温 度 是 不断波动的，它会自动地开或 关加热 器以维持 设定的温 度。因此它的使 用功 率 不 断变化。我们 使 用的 仪 表 不 具 备对 复 杂 数 据 的 分析 能 力，因 此我们需要每隔几 秒 钟就在E xce l中记录下读数，直到有了足够的数 据 为止。接着我们使 用测温仪测试 贴 好热电偶的产品1的曲线，并且用K IC Nav igator Power 优化软件 搜索炉子的优化设 置。在Delta，产品的高质 量极为重要。因此，我们使用“KIC Navigator Power”搜索出炉子最低电 能消耗的设 置，同时也使制程曲线位于最中心位 置。第三个方案搜索标 准是考虑传 送带的速度，即令回流炉接近 最大 速度。比较容易定义出生 产线的最低工艺,同时计算出同等情况下的传送带速度。 ••
一旦设定好标准,只需几秒 钟软件就可以推荐出一 个 新的方案。自
从使用了模拟软件来进行温度设置,我们就希望验 证一下准确性。于是我 们采用了新的回流炉设定，等待炉子稳定下来之后，我们用产品1进行另 一 个温 度曲线测试。新测出的曲线比之前的更接近 制程规格的中心，对 此我们感到满意. 现在 生 产重 新 开始，我们再 次记录下回流炉的功率数
据。我们对不同的PCB产品（设置2）进行重复以上过程。 •• 电 能 使 用 分 析 我 们 收 集了生 产 中 所 有 批 次 的 电 能 消 耗（千 瓦 小 时-K W H）数 据。下图显 示的是 未优化前的电能损耗 数 据和优化 后的比 较。 ••
以上图形区域分为上限（顶部边线）和下限（底部边线），柱形（显
示实际电能值），柱 形中的点和中心线（柱 形的中间位 置）。下面是 这些 数据的分析。 2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 7
EHS Updates EHS动态
IPC敦促欧盟领导人在RoHS指令的修订中 加入科学依据
I
D e l t a集团电子注 重降 低 成 本 和 碳 排 放 量，如安 装在工厂旁边的风力发电机组就是很好的证明。
PC-国际电子工业联接协会近日发布白皮书，
在支 持 全面 环 保法 令 时 强化 其 科 学依 据的一
名为《修订RoHS指令：在支持全面环保法令
次机会》。如果您要了解更多关于IPC在环保政
时强化其 科学依 据的一次机会》，敦促 欧 盟理
策和斡旋方面的信息，请联系Fern Abrams：发
事会 和 议会中的成 员努力保证修 订后的R o H S
邮件至F ern A brams @ ipc.org或致电IP C上海办
指令将以科学为依据，同时和R E ACH指令能全
公室。
面对应。白皮书将发给所有欧 盟理事会以及欧
••
盟议会下属环保委员会的所有成员。
IPC出版1751A和1752A 两份材料声明标准
•• 电子行业最大的担忧是来自欧盟议会的一 项提案，即全面禁止 所有溴化和氯化阻燃剂、 聚 氯乙烯（P V C）、氯化 增 塑 剂以及 三 种 钛 酸
•• 1、炉子优化后的方案显示产品1的电能消
酯。这项提案一旦获得通过，将弱化RoHS的科
耗降低了15.8%和产品2电能消耗降低13.6%.
学依据，同时和R E A C H指令中的条款相矛盾，
•• 2、这两组产品得出的数据并无异常，同时
这
而后 者是为化 学品安 全提 供 一 个 全 球 标准 的
IPC在线商店后，请点击“A DD TO C A R T”来下
运行中的也无异常现象.
全面的化学品法令。
载该标准。
•• 3、这两组产品, 优化后的设置与未优化之
IPC政府关系和环保政策总监Fern Abrams
前的设 置相比可以看到，柱形的长度减小了(产
女士说道， “在没有强大的科学依据的前提下，
品1减小了21%, 产品2减小了17.7%)！这很可能
两份标准 都 可以从 I P C 网站免费下载， 地址是w w w.ipc.org /onlines tore。进入
1751A: 声明流程管理的总体要求
如果贸然限制整个溴化和氯化阻燃剂的化合物
IP C -17 51A标准提供了供应链各环节公司
表示炉子的性能与优化曲线完全一致！
类别，可能会浪费社会资源去费力开发并 使 用
之间进行必 要材料声明时的原则和细节。这本
•• 4、产品1和产品2优化方 案 后的上下限 数
所 谓的替代品，而替代品带来的潜在的未知后
标准是该系列标准中的首份文件，基于声明的
值与未优化时的方案相比较,可以看出电能的波
果也是很大的风险。
物质和范围以及产地 对声明细节进行规范。本
动更加平稳(窄的)。这 样可以延长炉子加热 器
•• 依据这个来自欧 盟议会的提案，在印制电
标准包含了总体信息，同时还有其他附 加 标准
的寿命！
路 板中 使 用 作为广 泛 的 溴化 阻 燃 剂 — — 四 溴
要求 细化信息，如材料声明、质量曲线图或 者
••
双酚A（T BBPA）将在修订的RoH S指令中被全
行为规范。
结论 •• 引 进 一 套 简 单 的 优 化 软 件, 测 试 于 两 种 P C B 的 组 装，立即 降 低 再 流 焊 炉 的 电 用 量 达 13.6%和15.8%. 这样的价值，决不是来自生产 力和品质。实际上，两 种P C B的 温 度曲线 早 期 也是属于合格的范围内，表明这一过程变得更 加完善。 •• 俗语说“天下没有免费的午 餐”— —之后 我们 还 必 须 支付优化 软件 的成 本 — — 但 这 样 现 象 工艺窗口已经非常 接 近中心。在K I C的创 新技术之前，没有人在思考如何选择 最 适当的 电量用于再流焊的温度设置，以及浪费一个或 多个温区的热消耗。KIC Navigator Power采用 科学的方 法来优化用电。因此，拿走一些多 余 的再流炉温度输入。这样的结果直接体现为用 电量。
面禁止。这将是和RE ACH指令最直接的冲突。
在这个17 5 X系列标准的修订版中，只细化
包 括 欧 盟一 个 全面风 险 评 估 在内的众 多 关于
了数据格式和功能性要求。可读的数据输入和
T BBPA的科学研究表明，T BBPA对人体和环境
阅览工具的开发归于第三方软件 供应商。2010
都是无害的。
年3月出版。
•• “ RoH S和R E A C H的全面统一将 保证各法 规之间重复性的最小化，同时也将在全球树立
1752A：材料声明管理 IP C -17 5 2 A提供了一个用于供应链上各公
欧 盟的公信力。”T T M Technologies公司E H S 总监，兼IP C E H S指导委员会主 席L ee W ilmo t 如是说，“为了给 环境带来 一 个积极的影响， R o H S的修订中必须考虑到这项重要环 保 指令
司间进行申明数据交换的标准的报告格式，同 时支 持 批 量材料、元 器 件、印制电 路 板、附件 以及产品的材料报告。 本 标准的1.1版本还带 有两个P D F 表格
的科学性，同时通 过 统一R o H S和R E A C H的相 关要求来达到欧盟关于化学品规范的一致性。 任何相违背的举措都可以被认为是政治上的极 端手段，将让电子行业付出巨大代价，而环境则 不会有任何受益。 •• 您可以登录 http://leadfree.ipc.org/recastingrohs-directive下载IPC白皮书《修订RoHS指令：
（1752-1 和1752-2）以及用户指南（1752-3）。 但是，从 2 .0版本开始，标准不再直接附带P D F 表格。I P C诚 邀 第三方 软件开发商来提 供支 持 性 工具，目前已经有一 个 组织开发了一 个 免费 下 载 的 软件。在 2 . 0 版 本中，可扩展 标 记 语言 （X ML语言）被规范为数据交换格式。 ••
8 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
底部填充工艺的持续优化 作者：Dan Ashley, Asymtek PCBA 市场专员
•• 许多有源器件常常需要进行底部填充，以使元件的使用寿命与产品寿命及应用模式相匹配。在底部填充适合生产之前，需要考虑许多因素。通 常情况下，填充工艺设置不当最终会导致成品率降低，总体拥有成本升高。为了确保提高成品率，降低拥有成本，填充工艺从一开始便应正确进行设 置。
着智能手机、上网本、游戏系统、M P 3 播放器、数码相机、摄像机
流同时接触针头与基 板，针头必须穿过 射频屏蔽罩的胶孔，在十分接近
以及移动GPS设备等移动设备增长率的不断攀升，巨大的市场需求
基板表面时开始点胶。由于屏蔽孔必须很小，而针头外径相对较大，所以
刺激了整个生产供应链不断增加产量。移动式宽带消费电子的出货量预
如果点胶台精度较低，则针头很可能断裂在屏蔽层内，并可能刮伤元件。
计将增长55倍，至2014年达到580 0万。智能手机与上网本的出货量也将
其次，由于针头胶层极为普通，针头的胶体很可能回流到屏蔽层，污染屏
随
获得显著增长，预计至 2013 年年均复合增长率 (CAGR) 分别达到 20%-
蔽层顶部及底部，并使胶体无法到达指定位置即 CSP 下方。
25% 与 31%。
•• 穿过 射 频 屏蔽罩 进 行点 胶 首选喷 射工艺。因为喷射点 胶是 一种非
•• 随 着移动设备日益小巧，功能不断扩展，需要将更复杂的电子元件
接触 式点胶技术，由喷嘴喷出胶体穿过 屏蔽 层内部屏蔽孔，却不与之接
装配在更小的 PCB 表面区域内。对于功能有限的简单移动设备，基本的
触。胶滴外径远小于针头，不会积累在针头。图1所示为穿过屏蔽层喷射
有源器件如大尺寸、大节距BGA足以满足要求。但对于当今的移动电子设
点胶与针式点胶 对比图。尽管喷射工艺初始投资 通常大于针式点胶，但
备，小尺寸、微节距芯片级封装 (C SP) 以及堆叠封装 (PoP) 正成为主流
其高成品率能使投资迅速获得回报，并具有相当低的拥有成本。
封装工艺。 •• 底部 填 充 胶的作用是 保 护两个 表面之 间的连 接焊点。对于 倒 装芯
片，底部填充可以最大程度减少各互连部位由于热膨胀速率不同而造成 的应变。对于印制电路板封装，如BG A、C SP 及PoP，印制电路板与封装 之 间采用底 部 填 充可以最大 程 度减 少各互 连部 位由于机 械 震动（或 振 动）造成的应变。此外，对于较薄基 板，有时需要折叠装入最终产品，底
•• ����� 射频屏蔽罩
部填充用以保持 折叠工艺期间晶元周围的刚性。无论如何，最重要的是 理解最好的技术能够最大程度降低现有底部填充工艺的生产成本，或者 能够开发一种新工艺。
降低拥有成本的关键因素： •• 制造工艺各个环节的拥有成本 ( CoO) 都有许多影响因素。有些是显 性的、易测量，如初始设备投资、设备使用寿命以及材料消耗成本等，而 其它因素则是非显性、难测量，如与制造工艺有关的成品率因素等。关键 是重点解决对总体拥有成本影响最大的因素。本文旨在讨论如何改善与
••图 1 穿过射频屏蔽罩喷射点胶与针式点胶对比 ••
成品率、胶 水 利用率以及生产速率 有关的拥有成 本。在许多情况下，理 解了长期效益之后，更容易证明最初购买高性能工艺的明智性。 ••
高密度印制电路板节省点胶材料：
提高射频屏蔽罩成品率：
•• 随着印制电路板体积渐小而功能渐多，电路板表面区域迅速填满有
•• 对于移动手机 之类的射 频 应 用，射 频 屏蔽罩用于阻 止 射 频波干扰
源及无源元件，排列密度极高。有源元件需要采用底部填充时，确保在指
有源元件。屏蔽 层通常在底部填充 工艺之前安装、焊接在印制电路板，
定位置点胶至关 重要。由于底部填充胶在两个表面之间流动，如果接触
屏蔽 层顶部需要有进胶孔，能够立即覆盖在C SP元件边侧需要点胶的部
待填充器 件周围的任何东西，都 会 远离目标位 置，从而需要点涂更多胶
位。为了最大程度提高射频屏蔽量，进胶孔必须尽可能设计得更小，同时
体才能彻底填充有源元件。图 2 所示为节约型底部填充与浪费型底部填
留有足够空间进胶。许多情况下，传统点胶系统采用针式点胶工艺，是导
充对比图。
致成品率 较低的直接因素。首先，针式点胶工艺属于“接触”式点胶，胶
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 9
SMT Evolvement SMT技术发展趋势
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�������� •• 既 然已 经 证明目标 器 件 采用 合 适 的底 部 填充量具 有成本效益，接下来将介绍如何在正 确位 置填充 适量 胶体。而且，使 用喷射工艺的 优势显而易见，因为能将小直径胶滴喷入微小 间隙。图3所 示为微小间隙针式 点 胶与喷 射点 胶的对比。采用喷射技术时，喷胶口的“喷嘴” 内径远小于点胶针外径。所喷射的胶滴直径通 常与喷嘴内径相同。有源元件附近的润湿区很
••图2 节约式点胶 vs 浪费式点胶 ••
小，能使 胶体立即填封在C S P一 侧。即使 有源 元件与无源元件的间距缩小至0.7 mm，喷射技
•• 根据芯片级封装尺寸的不同，彻底完成底部填充、并获得理想的圆角尺寸所需的目标胶体量
术亦能使胶体远离无源元件，到达目标元件。
为 20 mg～100 mg 以上。无法正确控制点胶时，一般会有 50% 胶体远离目标位置。表 1 所示为实
••
际 PCB 生产中各种尺寸的CSP器件使用喷射点胶工艺所能节省的胶体量。如有一半点胶未达到指
•• 除了节省材料成本之外，芯片或封装采用
定用途，则视为浪费胶料。表 1 喷射点胶胶体节省量
底部 填 充 还有其它原因2。如果底部 填充 胶体 远离 CSP、PoP或倒装芯片，将难以确定是否有 足够胶体 填充在目标器件下方。如果封装只是 部分 采用底部 填充，肯定需要返 工，或者导致 现场填充失败或需要召回。元件底部填充之后 难以返 工，有时甚至 无法返 工，因为环氧 树脂 已半路固化在元件下方及许多复杂通道内。在 此情况下，成品率的略 微降低便 对制造成本产 生很大 影响，尤其是智能手机所用的昂贵电路 板可使每个手机的材料成本高达 $300。 ••
节省每小时产量相关成本
••表 1 喷射点胶胶体节省量
•• •• 为了说明节省胶料对年度拥有成本效益的影响，采用表 2 所示生产模型对潜在节省成本进行 量化：
•• 生 产 速 度（通常以每 小时产 量 ( U P H ) 进 行衡 量）几乎以线性方 式影响总生产成 本。例 如，生产速度从 4 0 0UP H提高到 80 0UP H可使 总生产成本在生产设备的寿命期内削减一半。 因此，特别需要分析底部填充工艺各 个步骤，
底部填充成本/mg
$0.001
浪费胶体量/元件 (mg)
30
生产线日产量 (单位)
10,000
为四个不同阶段：1.传送与加热; 2.视觉定位; 3.
生产线数量
10
测高; 4 .点 胶。改 进 技 术后有助于改善 各阶段
每日浪费胶体量 (mg)
3,000,000
每日浪费成本
$3,000.00
每年胶料浪费成本
$1,095,000.00
••表 2 点胶浪费成本生产模型 ••
以确定如何提高每小时产量。 •• 从点胶元件的角度，底部填充工艺可以分
工艺，减少各步工艺的耗时。 •• •• 传 送与加热：移动元件进 入点胶台，在 胶 体接触元件之前加热到相应温度，该阶段是整 个 底 部 填 充 周 期 的 重 要 阶 段 。在 其它 工 艺 阶 段 耗 时越 来越 少时，该阶段尤为重 要，甚至在 点胶时间很短时成为工艺瓶颈。为了使 底部填 充胶正确流动，电路板温度必须升高到能满足 所用 胶 体 的 最 佳 使 用 条 件。如 果 理 想 温 度 较 高 (9 0℃)，并且电路板在环境温度下进入点胶 机，则升温 耗时将较长，或等于点胶台所 需时 间。因此 需要采用最 快的容许加热速率，将元 件高效加热到目标温 度。除了使 元件采用高效 加热外，还可为点胶系统添加辅助传 送轨道， 可在掩蔽一条轨道对元件加热的同时，允许另
••图 3 有源与无源元件间隙内针式点胶 VS喷射点胶
10 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
一轨道进行喷射填充。当芯片下方胶体的流动
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
时间较长时，双轨系统还可提高每小时产量。芯片与基 板的间隙较小时
即从元件处开始缩回，直到使探针处于不再接触元件的一个安全高度，
(<75µm)，通常采用双轨系统。由于流动时间较长，每个芯片可能需要两
随后开始 X-Y向移动，进入下一个测高位置。该技术十分有效，适用于电
个或多个喷射 行程，两次行程之间需要有暂停。专为双轨应用而编写的
路板十分 平直、只需一两个测高位 置的场合。但 是，需要许多测高位 置
软件，支持喷嘴在第一轨道胶体流动期间进入第二轨道喷射填充元件。
时，有必 要采用快 速测量技术，避 免降低每小时产量。新型元件表面测
从而一直执行喷射作业，相同时间内能够填充更多元件，进而提高总体
高技术采用激光束及三角技术来测定元件高度。激光测高有两大好处。
拥有成本。
首先，拱架系统不需要在每个测高位置沿Z轴上下移动便可捕获高度，从
••
而节省大量时间。其次，机械 探 针与元件之间没有机械 接触，所以不会
•• 视觉定位：为了正确对准每个元件，并对芯片/封装旋转及平移的不
产生探针损坏元件的危险。最近有研究对激光高度探测器与机械高度探
一致 进行补偿，通常采用视觉系统 来定位每 个芯片的边缘或角部。视觉
测器在测高周期方面进行了对比。其中采用一 个放置 八个元件置具，八
定位需要时间，必要时需要停止运动，以便抓拍上百或上千个元件 位置
个位置各需探测一次高度。采用触觉式或 “接触式探针”设计，测高时
的图像，会 迅速占用全 部处理时间的大部分。动态视觉系统能以最大 速
间为 11.97s，整个过程耗时29s。同样情况下使用激光探测器可将测高
率在每个芯片上方移动相机抓拍及处理图像。抓拍及处理每个图像的同
时间降至 2.11 s，UPH增加 50%以上。
时，无需停在每 个芯片位置，视觉定位时间因此降低5. 5倍之多，并最终
•• 点胶：元件的点胶时间对每小时产量影响最大。传统的针式点胶有
提高每小时产量。图4所示为含有高密度倒装芯片的元件及其相关图，用
许多限制，无法高速 对 元件点胶。由于点胶针长度的影响，如不对胶体
以表示动态视觉系统随基准点数量的增加而获得的优势。
施加超高压力，难以获得高流速。采用大内径点胶针可以解决该问题，但 常对点胶 效 果产生负面影响，因为胶体会 逐渐 远离芯片边侧。此 外，基 板与针头之间的胶体接触点需要采用独特的“跳针”技术，才能使 胶体 脱离针头，以便进入下一个点胶位置。跳针技术包括：点胶针向上远离元 件表面，并向后追踪到前一次点胶上方，或直接以较高加速度向上移动， 直到胶体脱离针头为止。这些技术效果很好，但其 Z 轴移动需要耗费时 间。通常使 用喷射工艺解决 这些问题。喷嘴头可以匹配很小的内径，最 小达25µm，由于长度很小，所以很少会限制胶体流动。再配合高驱动频 率 (2 0 0h z)，即使大 直径点胶针也能达到流动速率。由于喷射技术为非 接触 式，可在 元件上方以固定高度完成 整 个点胶 过程，不 再因为多 次Z 轴移动而浪费时间。在许多应用中，已证明喷射技术比针式点胶快 5 倍。 如将多个喷头组合在单个点胶系统中，并 使喷射频率更快，点胶时间将
变得更短，从而可使每小时产量变得更多。 ••
结论： •• 底部填充点胶制程的拥有成本 具 有多种改 进的方 式。通过使 新工 艺及 新设备与好技术 相结合，可以大量节省时间与材料。尽管新工艺的 初始购入价格可能高于传统的点胶技术，但其点胶速度更快、成品率更 高所产生的效 益会 使 用户的 投资 迅 速获得回报，并具 有更低的制造 成 本。
图 4 高密度倒装芯片元件基准点搜索时间对比 •• •• 测高：尽管喷射技术对于基板的弯曲通常比针式点胶具有更高的容 差，但仍在底部填充点胶工艺中采用预点胶步骤来测定点胶台内元件高 度。元件 Z 轴高度已知时，点胶机随 之确定精确的移动距离，以便向下
参考文献： 1. A BI Research, January 2010 2. B r a d P e r k i n s , “J e t t i n g P o P U n d e r f i l l ”, A d v a n c e d P a c k a g i n g , November/December 2008
驱动点胶头，并根据每种点胶流体所需的临界“点胶间隙”立即停在元件 上方。根 据元件 夹具质量、各元件厚度 差 异或 元件 翘曲程度，可能需要 对整个元件多个位置的表面高度进行取样。显然，所需测高位置越多， 处理时间将越长，每小时产量因此而越低。 •• 有多种技术可以测量元件表面的高度。最常用的是采用机械探针， 向下接触每个程控位置。探针停止移动时，点胶机记录下 Z 轴位置并立
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 11
事件 Events
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12 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
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事件 Events
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2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 13
事件 Events
IPC 2010中国电子制造年会成功落幕 今
年3月，IP C 2 0 10中国电子制造年会在 上 海新国际 博览中心隆 重 拉开 帷幕，和同
期的2 010上海国际信息化博览会交相辉映，为 华东地区的电子行业从业人员奉上了一次学术 的饕餮盛宴。整个一周的技术活动囊括了前沿
技术研讨会、 标准开发会议、年会主题晚宴、 IP C会员免费培训、专题类技 术讲座、IP C中国 各理事会会 议等活 动，供迎 来了近 5 0 0 名电子 企业技 术工程师、管理 人 员、市场和销售人 员 以及各研究机构和院校的专家。 •• 其中作为年会重要环节的技术研讨会，今
评 价。我们也 取得了这次合作的预 期目的：那
年首次和CPCA-中国印制电路行业协会合作，
就是让听众在一次会 议中获取双倍的知识，即
共 同 组织了一 次 空 前盛 大 的P C B 和 E M S 联 合
在联合论坛上得到PCB和EMS两个方面的前沿
论 坛，邀 请了业界专家作 精彩 演讲，内容包括
技术信息。
电子行业的未来发展和面临挑战、环保政策分
•• 除了研讨会之外，电子制造年会 还安排了
析、BG A、埋入式电容材料、缓解PCB腐蚀、无
IP C中国OE M理事会和中国设计师理事会的会
卤覆铜板材料、混合配 装工艺等。演讲者的真
议和活动。众多知名OE M企业代表都出席了本
知灼见 和听众 的积极 提 问让研 讨会始 终在 热
次理事会会 议，会上讨论了中国目前的行业现
烈的气氛中进行，听众在会后都给 予了极高的
状，同时作出了重要的战略 决 策，即在2 010 年 完成IP C -17 2 0 A 标准的翻 译和更 新，同时开发 D F M（为 制造而设 计）的相关标准。同期举 行 的 I P C 设 计 师 理 事 会 中国 分 会 的 活 动 也 邀 请 了知名设 计 专家作演讲，内容包括高速P C B的 DF M设 计、性能驱动下的高速P C B设 计方 法以 及P CB层叠设计。超过30 位P CB设计从 业人员 参加了会议，取长补短，交流经验。 3 月1 7 日 晚 ，I P C 在 东 锦 江 索 菲 特 酒 店 设 下 C E M A C 2 0 1 0 招待晚 宴，旨在答谢 I P C 会员企 业、各理事单位以及T G A s ia志愿者们对IP C以 及对行业作出的卓越贡献，并颁发荣誉证书。 与往年不同的是，I P C 在 本次 交流晚宴上还为
14 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
三个单位 颁 发了一项特 殊的奖 项，即I P C 企 业 奖，以鸣谢他们在 标准 开发、认证培训以及 理 事会支持等方面的积极参与，进而对P C B和电 子组装行业产生深远影响。这三个单位分别是 香 港 线路板协 会、捷 普科 技（上海）有限公司 和深圳市兴森快捷电路股份有限公司。 IPC CEM AC 2010已经成功落幕，而针对 华南地区电子业界的IPC WorksAsia 2010则全 面启动，研讨会开始向业界广泛征集优秀论文 和演讲。详情请致电IPC上海办公室宋芬女士： 021-54973435或发邮件至ssong@ipc.org。
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
Anti Head-in-Pillow Defect No-Clean Pb-free Halogen-free Solder Paste Evaluation
抗枕头缺陷免洗无铅无卤焊膏评估 作者：Chuan Xia & Scott Priore
A
Advanced Assembly Technology Group
Cisco Systems, Inc.
BSTRACT
Head-in-pillow (HiP) is a solder joint defect in which solder paste wets the pad, but does not coalesce with ball grid array (BGA) ball together. HiP defects often occur randomly on BGA package without an obvious root cause, they often pass initial test due to partial connection between the ball and the solder. The lack of actual inter-metallic bond may result in almost immediate failure in the field. HiP defects have become more prevalent since SnPb BGA packages have been converted to Pb-free ones. The objective of this study is to evaluate no-clean Pb-free halogenfree solder pastes, which can effectively mitigate HiP defects and also have good in-circuit test (ICT) testability. Seven no-clean solder pastes from the major paste suppliers have been evaluated in this study. Figure 1: Images of HiP & good joint
There are numerous root causes for HiP defect, but optimization of PCB assembly process can not completely prevent HiP from forming. It has been found that solder paste appears to have the single greatest effect on HiP defect. Change of solder paste to a new higher-temperature activation paste can provide wider process window for HiP mitigation and improved ICT testability. If paste flux can remain active throughout reflow period and removes oxide layer on solder ball, good solder joint formation is possible.
In order to have good ICT first pass yield (FPY), the paste should have ICT probe-testable flux residue on both test pad and test via pad, shown in Figure 2.
The HiP test, printability and solderability tests, surface insulation resistance (SIR), electrochemical migration (ECM), ion chromatography (IC) tests and the verification build have been carried out in sequence in this study. Keywords: Head-in pillow (HiP) defect, ball grid array (BGA) package, no-clean Pb-free halogen-free solder paste, in-circuit test (ICT), solder paste printability and solderability INTRODUCTION Head-in-pillow is a solder joint defect, Figure 1, in which solder paste wets the pad, but does not coalesce with BGA ball together.
Figure 2: Images of test pad & test via pad
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 15
SMT Evolvement SMT技术发展趋势
EVALUATION APPROACH This evaluation has been done with suitable candidate selection first and further qualification tests with those candidates. Candidate solder paste selection The major paste suppliers and our manufacturing partners have been contacted and asked to provide their recommendations based on the Cisco’s requirements, the final candidates are shown in Table 1.
Table 1: Candidate pastes for the qualification tests Qualification tests The qualification tests are carried out in sequence to define the best candidates for Cisco products, they consist of the four phases (Head in Pillow test, Printability & Solderability tests, SIR, ECM & IC tests and Verification Build).
•• •• •• •• ••
balls contact molten solder at higher temperature The BGA contacts the molten solder when the solder temperature reaches 220C, 225C and 230C The HiP test is arranged in such way Paste is first tested at 225C If there are more HiP at 225C, then next tested at 220C, otherwise, tested at 230C Each paste is tested at two temperatures
3) HiP test steps •• Print solder paste with mini stencil •• Measure solder paste volume with SPI and calculate Cpk for each paste at each temperature •• Place one BGA on top of the molten solder when its temperature reaches 220C, 225C & 230C and solder it with BGA rework station SRT-1800 •• Check the BGA with 5DX (5 slices), 2D X-ray and pry test to find out how many pillow joints occurred 4) HiP test vehicle, Figure 3 •• Test board diamension: 152 x 131 x 2.4 mm, OSP finish •• BGA: 0.8 mm pitch, 92 I/Os •• BGA ball height & diameter: 0.3 mm and 0.4 mm •• BGA package size: 9.2 x 15 x 0.9 mm
Phase 1 Head in Pillow Test The phase 1 consists of two tests: initial HiP test and replicate of HiP test.
1) Head in pillow joint mitigation •• There are several possible root causes for HiP, the root cause at Cisco appears to be component warpage •• It is possible to mitigate the incidence of HiP defects through solder paste optimization. •• If paste flux can remain active throughout the reflow period and removes the oxide layer on solder balls, good solder joint formation is possible 2) HiP test methodology This is a new test method, which is specifically developed for HiP test. •• A BGA rework station SRT-1800 is used to hold one BGA above molten solder then place the BGA later within the reflow process to simulate warpage condition at which BGA solder 16 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
Figure 3: The test board for HiP test 5) Initial HiP test The number of HiP joints and ranking are shown in Table 2, the ranking is based on the number of HiP defects when HiP first occurred. Only one BGA (92 joints) is measured at each temperature for each individual paste. The pastes with less HiP defects are chosen to the next phase of evaluation.
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
Table 2: Initial HiP test results 6) Replicate of HiP test The top five pastes from the initial HiP test have been selected for the replicate of HiP test with the same conditions. Two temperatures are chosen for each paste and three BGAs (S1, S2 and S3) are placed at each temperature. The replicate test results are in Table 3, the ranking is based on the number of HiP defects when HiP first occurred.
Figure 4: The test board for printability & solderability tests
Figure 5: Printability test procedure
Table 3: Replicate of HiP test results Phase 2 Printability & Solderability Tests The test board (Figure 4), three 0.8 mm pitch BGA and three 0.65 mm pitch SSOP pads are used in the test and the following areas have been studied during the printability test. The paste printing test procedure and the Cpk study results are shown in Figure 5 and Figure 6. •• •• •• •• ••
Printability Test Data Analyses •• BGA and SSOP pads measured with SPI CyberOptics SE 300 •• Process capability analyses for paste deposit volume •• Paste deposit height analyses for cold slump test •• Specifications used in process capability analyses hh 0.8 mm pitch BGA ❖❖ Vnom = 769 mil3 ❖❖ LSL = 0.525 Vnom = 403 mil3 ❖❖ USL = 1.625 Vnom = 1249 mil3 hh 0.65 mm pitch SSOP ❖❖ Vnom = 5880 mil3 ❖❖ LSL= 0.525 Vnom = 3087 mil3 ❖❖ USL = 1.625 Vnom = 9555 mil3
Continuous printability Downtime (1 hour) test Cold slump test (after 2 hour) Printing capability Cpk study Paste printing characteristics
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 17
SMT Evolvement SMT技术发展趋势
•• The best candidates should provide third party test report ( per IPC-J-STD-004B, IPC-TM-650, Method 2.6.3.7) for surface insulation resistance SIR •• The best candidates should provide third party test report ( per GR-78-Core, IPC-TM-650, Method 2.6.14.1) for electrochemical migration ECM •• Ion chromatography IC test per IPC-TM-650, Method 2.3.28
Figure 6: Printing process capability index Cpk The test board and different types of components are used in the solderability test. The following areas have been studied during the solderability test. •• Reflow process window •• Air/N2 reflow •• Wettability •• BGA voiding •• Joint appearance •• Flux residue •• Solder balling •• Cross-sections of the BGA Summary of the printability and solderability tests •• All five pastes have very good printability even after 1 hour downtime •• All five pastes have good cold slump performance •• All five pastes have good wetability •• All five pastes have small BGA voids •• No solder balling found for all five pastes •• N2 reflow gives bright solder joints and less flux residue •• Paste A has transparent, soft and sticky flux residue with both air and N2 reflow •• Paste C has more brown flux residue •• Paste B, D and G have transparent and hard flux residue Phase 3 SIR, ECM & IC Tests The paste suppliers for pastes A, B, C, D and G have been asked to provide the third party test reports per the following respective standards. The test results are shown in Table 4. •• The best candidates should provide third party test report ( per IPC-J-STD-004A, IPC-TM-650, Method 2.6.3.3 ) for surface insulation resistance SIR 18 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
Table 4: SIR, ECM and IC tests results Phase 4 Verification Build •• A product, which has been manufactured with existing Pb-free solder paste for past three years is chosen as a test vehicle •• 20 boards for each solder paste are built. All boards are built, inspected and tested at the same conditions per current mass production criteria •• SMT & ICT FPY and the build summary (Table 5 and 6) are collected to have performance comparison
Table 5: SMT and ICT FPY
Table 6: Summary of verification build
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
CONCLUSIONS •• A new test method has been developed for the HiP test •• A new printability test procedure has been used in the printability test •• Both SIR tests per IPC-TM-650, method 2.6.3.3 & method 2.6.3.7 have been carried out •• Very good ICT first pass yields have been achieved with some of tested solder pastes •• No-clean Pb-free Halogen-free solder pastes, which can effectively mitigate HiP defects and also have good ICT testability have been identified
2009年4季度我国自动贴片机进口同比增长59.3%
SMT产业迅速复苏 作者：金存忠 中国电子专用设备协会
ACKNOWLEDGMENTS A special thank you to Foxconn China and Flextronics Zhuhai for their co-operations and supports. AUTHORS’ BIOGRAPHIES Chuan Xia is a subject matter expert at Advanced Assembly Technology Group of Cisco Systems and has been with Cisco for 5 years. Before joining Cisco, he worked at Nokia Corporation in Finland for 6 years as a board assembly specialist. He obtained his Master degree in Materials Science and Licentiate degree in Electrical Engineering from Helsinki University of Technology, Finland. Scott Priore manages the global Advanced Assembly Technology Group for Cisco Systems. He has been with Cisco for over 13 years holding various technical leadership roles and has over 20 years of experience in manufacturing of PCB assemblies with an emphasis on process development and solder joint reliability. The primary focus of his team is the process development of high I/O packages, advanced connectors, and module technologies across all Cisco lines of business. The development of Pb-Free processes and rework techniques that ensure high yields and long term reliability for telecom equipment.
2 0 0 9年我国进口自动贴片机数量 （按国别、地区分）
2 0 0 9年我国进口自动贴片机的数量（按省、市区分）
2
0 0 9 年 我国 进口自动贴片机 5 6 3 6台、8 . 5 亿 美 元。虽然 与 2 0 0 8 年 相比分 别 减 少了2 8 % 和 3 8.5%，但是，2 0 0 9年10、11、12三个月共进口自动贴片机178 6台、2 .6 9亿美元，与2 0 0 8年同
期相比分别增长5 9 . 3 %和71. 3 %。2 0 0 9年下半年进口贴片机3 6 7 9台，是上半年进口贴片机数的 1.8 8倍，显现了我国SM T产业正在迅速复苏。
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 19
EMS Updates EMS动态
汽车电子生产中LED亮度等级控制的软件解决方案 作者：郭 浔 富士德科技副总裁
背
景：随 着 一 些 技 术 瓶 颈 的 克 服，L E D 在 汽 车 电子，手 机，显 示 器 以 及 大 屏 幕 的
背光得到了广泛应用，并且 应用范围仍在继续 扩大。在汽 车电子 领域，L E D比传 统 照明技 术 显示了众多优越性。例如提供更有好的环境气 氛，增强视觉效 果和个 性 元素，更快的响应速 度，更安全以及更长的使用寿 命和更好的环保 性。
介绍 •• 本文所介绍的 L E D应 用于汽车仪 表板，指 示灯，导 航 及 娱 乐设备 的背光 照明。由于 L E D 的一些固有特性，L E D零 件 供应商会将每 一卷
图1. LED实际生产中的配方举例
L E D材料 作出亮度级 别的标实。汽车电子制造 商会根据不同的亮度等级搭配不同的电阻或固 件，并且要求每 一 个产品只允许 使用同一亮度 级 别的L E D，以保证 产品光源的均匀性和一致 性。这就 对SM T加工提出了材料控制的要求， 即 单 块 P C B上 只 允 许 使 用同 一种 亮 度 等 级 的 L ED和与之相匹配的电阻或固件。如图1所示： ••
控制软件方案设计的挑战 •• 1.物料仓库需对不同亮度级别的所有 L E D 料卷 生 成唯一条码标签，并且将每 一卷L E D物 料的亮度级别在数据库中进行设定。 •• 2 .生产中必须不断验 证配方的正确性，并 且实时掌控剩余可生产数量以避免因相同配方 材料不足完成最小单位PCB生产而造成报废损 失。 •• 3.生产中出现物料不匹配或数量不足的情 况时须阻 止P C B送入贴片机，并且报警并提 示 更换正确的物料。 图2. 自动程序生成方案流程图
20 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
EMS动态 EMS Updates
实现控制的几种不同软件方案 •• 1.生产程序控制方案。 该方案通过生产程序对不同级别L ED 和配方的限定，配合生产线防错料系统， 以 及 实 时 剩 余 数 量 监 控，即 可完 成 软件 控制。首先根据不同机种制作原始生产程 序。然后通过查询获得足够当前批次生产 的物料 信息。根 据此物料 信息，系统自动 调用原始生 产 程 序 并 生 成 相 应的实际生 产程序，随后指示作业员将该程序送入贴 片机进行生产。作业流程如图2所示： •• 图3. Group Device方案工作流程
2.基于AV L的Group Device方案。 该方案通过将配方表转换成所有材料 组合并将所有材料以AV L的形式注册到生 产程序中。在生产中对每次 上料和换料， 都 实 时进 行 组合验 证 并计 算剩 余可生 产 数量，当出现组合错误时阻止生产并报警 提 示。剩余数量不足时阻 止P CB进入贴片 机。 •• 3. 基于贴片 设备 通讯 接口与M E S (制造 执 行系统)共同实现控制的方案。 •• 贴片 设备在 载 入 P C B 时通 过 通讯 接 口服务向MES系统发出当前装载物料的信 息，M E S根据获得的信息进行验 证，同时 计算剩余可生产数量。验证通过后向贴片 设备发出生产许可命令，如图4。 •• 三种方案都基于生产线防错料系统， 具体 方 案 选 择可以根 据 实际 需 求灵活 选 择。
图4：设备通讯接口软件应用方案 2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 21
IPC Certification IPC培训与认证
透析标准 学以致用 ——IPC-A-610D CIT培训认证收获、感悟及所得 作者：朱慧 青柳热研电子（深圳）有限公司
公司派我去上海参加IPC-A- 610D
标准培训，也有了进一步验断的通用准
C I T 培 训 认证 的 那 刻 起，我便收
绳；对于在客户没有相关电子组件的可
获了独自的远行。陌生而又让人向往的
接 受 性 要求的 前 提下，此 标准 将 会引
培训认证 之旅叫人有种莫名的暇 想以
领 生 产与客户以同一标准 要求达 成 共
从
及一种天将降大任的自我感受。对即将
识。可以说，电子行业有了IPC 标准，就
到来的所学所见所识与所得，又是那么
有了可行性的保障，有了与客人的商讨
的渴望与憧憬!
权，有了解 决 一 些 模 棱两 可问题 时的
••
参考；IP C 标准会 让电子行业行的正、
•• 周一上午，未及多久我便从深圳飞
坐的端，有依有据，有标有准；IPC 标准
到了中国的第一大 城市上海，我的C I T
还会 让拥有该 标准认证合格的企 业，
培训认证之旅也随之开启了它4天的历
占有行业先行者、领跑者的主导权，让
程。
客户信誉倍增，使企业立于标准之上。 所以 通俗 说，I P C 标 准 让 企 业收 获 信
•• 一踏进IP C上海办公室的大门，让
心，让客户收获放心，让验收者收获准
人 感 觉 到的就 是文化的 浓 缩。虽然 它
心！
的面 积 不大，但它 所 要 给 予 我们的 却
••
让 人 应 接不 暇。我的同窗们 也 来自五
••
湖四海，有的来自祖国的宝岛台湾，有
受课结果的时候。表象自然平静，内心
的来自鱼 米之乡的苏州、无锡，刚开始
却忐忑不安，但考试还是要进行的。过
彼 此 还 有些 羞涩，慢 慢 地大 家 就 开始
程严肃、场面宁静，真有点当初高考时
第四天下午的认证考核，是检验
熟 捻 起 来。沈 懿 俊 是 个 帅小 伙，是 地
候的凝重。全程通过了开、闭卷相结合
地道道的上海人。当初没见面时，第一
的考核，不过结果还是可喜的，我悬着
个“熟识”的IP C员工就是他了，从开始接
问的，有课后交谈的，培训的过程可谓是
的心也就放下了。
洽 我们的E - m a i l 咨询以及 安 排 我们的 行
“针 锋 相 对”、受 训热 烈，当然也包括 我
••
程，让我们身处异地却没有任 何不便，有
为了第四天下午的 认证考核，连 续 2个 晚
•• 怀着对杨老师的尊重和同学的留恋，
种油然而生的亲近之感。杨蕾是我们这次
上细读标准到深夜的场景；同学与同学，
夹 杂 着 对 I P C上 海 培 训 部 工作人 员的 感
C I T 培训认证 的老师，他也是有多 年的培
同学与老师，共同为理 解 标准，掌握标准
激，我踏上了返深的航班。我记住了CI T认
训经验了。虽然只比我 大 几岁，但 人 生阅
在共同努力。
证 之后的项目展开，我也准备好了接下来
历、所 识 所 学、谈吐举止都 率直 大气，稳
••
的CIS的培训与认证，我将会倾尽所学，将 在IP C -A- 610 D 标准培训中，我基本了
I P C 标准 带入 到我们的公司现实中去，将
你不够了解他。
解了有关电子组件的可接受性，对于不同
标准的真谛 让我懂、他懂、大 家 都懂，我
••
级 别 产 品的可 接 受、制 程 警 示及 缺 陷 的
有信心也有决心，我将为它而上下求索！
认定标准；对标准 在电子组件的操作、机
••
重历练，如果你要想用问题 难倒他，那是
CI T培训认证 从到上海的第二天上午 便开始了。
械 组装、焊接、端 子 连 接、通孔 技 术、表
IPC-A-610D标准CIT培训与认证，让我
••
面贴装组件、元件 损伤、印制电路板和组
收获与感 悟同在，所得颇丰，我为此而 高
三天半 时 间对四指厚 培训 教 材的受
件、分立布线、高电压等方面的具体细述，
兴与自豪……
课，加上杨老师细致的讲解，受 训学员或
也有了可以在生产实际中照验的比对；对
多或 少 进 入了IP C 标准的世界。有现场提
于一些过去验收假 定的参照值，通 过IP C
22 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
IPC培训与认证 IPC Certification
IPC中国开设5个认证培训CIS级别培训公开班 IPC中国公司日前宣布，自2010年4月开始，将针对现有的5个认证培训项目增设CIS级别公开班培训，以满足广大会员公司的需求。 随着全球电子产业的飞速发展，生产链员工的技能培训越来越受到企业的重视。IPC针对目前行业发展，在2010年启用国内优秀讲师资源向业内 推出CIS（IPC认证专员）培训，助推企业发展，为企业培养更多高标准的专业人员。CIS（IPC认证专员）培训针对生产线作业员、检验员和买家， 满足他们如何检验产品，决定接收/拒收的需要。课程收费包含课堂培训、考试、一本标准和一份CIS证书。含手工操作的培训费用另计。本班人满 即开，如需咨询详情，请联系IPC中国办公室沈懿俊021-54973435，billyshen@ipc.org。
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 23
News 新闻
IPC新市场数据报告带来经济复苏的佳音
I
P C-国际电子工业联接协 会日前发布了《冬季 2 010 年电子行业市场 数 据 更 新报 告》，再 次
证实了经济复苏的事实。IPC关于北美电子行业 表现的指数 从 2 0 0 9 年第三季度的-18.3上升到 了第四季度的-5. 5。这个指数是 一 个 新的经济 风向标，能够显示电子互连供应链上所有关键 环节公司的销售业绩趋势。 •• 美国经济已经明显好转，20 09年第四季度 的GD F 有了5.7个百分点的增长。制造行业的经 济活动在12月份明显增长，实现了连续5个月的 正增长。同时美国经济总体上实现了连续8个月 的增长。北美大多数的经济指数 从 20 0 9年 4月 开始都有了明显的攀升趋势。 •• 而中国的经济复苏更是速度惊人，20 09年 第四季度的GDF达到了10.7个百分点的增长。日 本的同期GD F增长比较微弱，为1.1个百分点。 欧 洲地区第四季度的经济复苏比预期要低，在 0.1个百分点左右。 •• 对于大 部 分 电子互 连供 应链 上 的 公司 来 说，20 09年第一和第二季度的与去年同期销售 比较值达到了历史的低点。大多数供应商行业
IPC中国举行第五届CIT活动日
2
010年3月17日IP C CEM AC期间，IP C于
组 员联系组长，组长联系I P C 联系人 这 样一
上海浦 东新国际 博览中心成 功 举办了
个有效的沟通方式。通过这个培训委员会，
第五届CI T（IPC认证培训员）活动日。会议
培 训师 们 可以有 效 的进 行局 部 会 议将问题
由IPC培训部同事沈懿俊主持。
集中地 提 交 给I P C，I P C也可以充分将C I T志
•• 会 议首先 就现在所执行的 IP C培训政
愿 者的 作用发 挥出来，达 到 依 靠I P C，发 扬
IPC关于EMS、PCB以及供应商行业的市场
策和 程 序展开 讨 论，并宣 布了一系列在中
C I T，立足企 业内部培训的良性 循环。IP C中
调 研 项目中的 最 新 增 长 数 据 都 可 以在《市 场
国 及 亚 洲 地 区 的 特 殊 政 策，如 初 次 挑 战
国近 期 会 将 具 体 的 地 区分布 和 数 量公布给
数 据更 新报告》中找到。同时 该 报告 还包含了
考 试 的 审 核 政 策 等 等。会 议 还 着 重 介 绍
各地区的C I T 积极分 子，由他们进 行联 系组
主 要经济指数、贸易数 据和经济趋 势。这个季
了IP C - A - 6 10 E和IP C /J - S T D - 0 0 1E的一些
建区域团队，集思广益完善相关的委员会 制
度 报 告对所 有 I P C 会员公司都免费，可以登 录
新增内容，并对几 项重 要的更 改项目进 行
度，并将提交美国总部批准。
www.ipc.org/Update免费下载。
了逐一浏览和 讨 论，来自苏州伟 创 力、挪
•• 作为一名专业的培训员，不但要了解以
会员企业还可利用的是 一 个互动的表格，
拉 通苏州、刻意创 键、上海耀谷 等几位培
前和现在电子工业的技术，对于电子行业未
里面显示了不同供应链环节的销售增长数据以
训员结合新内容及各自的培训经验各 抒己
来 的发 展 趋 势 也 必 须 有一定 程 度 的了解。
及主要的指数。会员公司可以下载这个 表格，
见，互相学习。
I P C员工沈 懿 俊 为 参 会人 员介 绍了I P C出版
插入到公司自己的销售增长数据报告中进行对
•• 与会人 员还 就在中国地区成 立 C I T培
的 2 0 0 8 ~2 0 0 9 年度的技 术路 线图。该 路 线
比，可以轻松看 到和 行业总体水平的差 距。这
训委员会的事宜 发 表了各自的看法，根 据
图结合以前和现在的电子技术和应用，对今
个表格每 个季度更 新一次，和《市场数据更 新
目前 C I T的分布情况和中国地区培训员的
后几年电子技术的发展做了展望。
报 告》一起免费提 供 给会员公司。会员公司如
数量进行了有效的讨论并制定了初步的一
•• 欲了解更多关于 I P C C I T活 动日及培训
果希望每 个季度收到电子邮件，附带可以下载
个 体制。I P C 将 牵头在不同的地区 组 成 有
委员会的信息，请 联络I P C中国办 公室沈 懿
报 告和 表格的 链 接，请 联 系I P C 市场 调 研 专员
效的C I T团队，选出各自的组长，从而形成
俊BillyShen@ipc.org。
在2009年下半年都有很明显的好转。
P iyamar t Holmgren:致电+1 847-597-2868或发 邮件至PiyamartHolmgren@ipc.org，可以要求将自 己邮箱地址添加入发送名单。
24 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
S AC1 0 5 — — 无 铅 焊料合金的新选择 作者：徐金华 深圳亿铖达工业有限公司
马 鑫 东莞市亿铖达焊锡制造有限公司
摘要：本文 对低银含量的SAC焊料合金，包括Sn-1.0Ag- 0.5Cu (SAC105) 焊料合金和Sn- 0.3Ag- 0.7Cu (SAC0 307 ) 焊料合金，与典型的高银含量的Sn3.0Ag-0.5Cu(SAC305) 焊料合金进行了综合性能的对比，包括力学性能、熔点、可焊性、表面张力、老化和抗跌落性能等。结果显示，SAC105合金 具有更高的性价比，可以作为新一代的无铅焊料合金取代高成本的SAC305焊料合金。
关键词：无铅焊料合金；性价比 中图分类号：TG42 5 +.1
1．前言 ••
在
人类意识到铅对环境和健康的危害并开始制定相关法规以前，电 子 装联 工业中普 遍使 用的是S n - P b 焊 料 合金。最典 型的是S n 6 3 -
P b 3 7共晶 合金，熔点仅为1 8 3 ℃，具 有优 异的 润湿性，导电性 及 力学性 能，而且成本较低。随着以欧 盟RoHS指令为代表的一系列法规的出台， 无铅化电子装联已经 成 为业界的主流 [1, 2] 。目前应 用最为广泛的是 A g含 量大于或等于3 w t%的Sn - A g - Cu系无铅焊料合金 [3]，如Sn - 3 . 0 A g - 0 . 5 Cu （S AC 3 0 5，日本电子协会推荐），Sn - 3 . 8 Ag- 0 .7Cu（S AC 3 8 7，美国NE MI 推荐），Sn - 4 . 0 Ag- 0 . 5 Cu（S A C 4 05，In t el公司等主要采用）等。上述Sn A g - C u系合金同其他的无铅焊料合金（如Sn - C u、Sn - Z n等）相比具 有优 异的综合 性能，是替代Sn -Pb焊料合金的良好选择。但是较高的Ag含量 带来了成本的压力，以S AC 3 0 5 合金为例，其成本是传统的Sn 6 3 -Pb 3 7焊
••图1
拉伸试验件示意图 [4]
••图 2
剪切试验件示意图 [4]
料合金的2 .6倍之多。在行业竞争越来越激烈的今天，能否在保证性能的 前提下，有效地降低材料成本是电子制造商非常关注的问题。 •• 降低 焊料合金成 本的主要途 径 就是降低 A g的含量，本文 就目前 市 场上比较看好的两种低Ag含量的SAC合金，即SAC10 5和SAC 0 3 0 7合金， 与传统的SAC 3 0 5焊料合金进行了详细的性能对比，从性价比的角度对上 述合金的综合性能予以评价。 ••
2．性能对比试验 ••
2.1 力学性能 •• 试 验 使 用日本 岛 津 公司 生 产 的 高 精 度自动 控 制 力 学 性 能 试 验 机 SHIM A DZ U AG-10 0 X。图1和图2分别为拉伸试验件和剪切试验件的示意 图。试 验数 据如表1所示。可以看出，随 着银含量的增加，焊料合金的屈 服强度、抗拉强度和剪切强度等都随之增加。这显然是由于Ag含量的增 加导致合金显微组织中Ag3 Sn化合物增强相的增多所致。SAC10 5合金的 各项性能数据介于SAC 0 3 0 7合金和SAC 3 0 5合金之间。事实上，三者的力 学强度都足以满足电子装联的需求。
2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 25
SMT Evolvement SMT技术发展趋势
••表1 SAC10 5、SAC 0 3 0 7和SAC 3 0 5三种焊料合金的性能比较
•• 2.2 熔点 •• 测试仪器为美国 TA IN S T R U C M E N T公司的D S C - Q 2 0 0，所使用的坩 锅为TAINS T RUCMENT公司提供的铝坩锅。加热温度是从5 0℃到3 0 0℃， 加热速率为10℃/min。试验结果分别如图3、图4和图5所示。
••图 5 SAC 3 0 5的差热分析曲线 ••
•• 2.3 可焊性 •• 本试验使用日本 RHESC A公司的SAT-510 0可焊性测试仪进行测试。 试验方法参照日本标准JIS Z 319 8 - 4 -2 0 0 3，《无铅焊料试验方法》的第 4 ••图 3
SAC 0 3 0 7的差热分析曲线
••
部分[ 5]：基于润湿平衡法及润湿角法的润湿性试 验方 法。其原理如图6 所示，主要通过润湿时间（T 0和T1）和润湿力（Fmax和Fend）两方面参数 进行润湿能力的评价。润湿时间越短、润湿力越大则表明润湿性越好。试 验取三次测试的平均值，结果如图7所示。 •• 表3为三种焊料合金的可焊性数据，结合图7可以看出，S A C 0 3 0 7合 金同S A C 3 0 5和S A C10 5 合金相比，在过零时间T 0、最大润湿力F ma x、最 终润湿力Fend和润湿稳定性(Sb)方面都有明显的差距，而SAC10 5合金则 与SAC 3 0 5合金的数据非常接近。
•• •• 2.4 表面张力 •• 试 验 采用德国数 据物理公司（Da t aP h y sics）生产的视频光 学接触 角测量仪OCA-2 0 (Optical Contact Angle Measuring Device)。试验在不 同的温度下（24 5℃、2 5 5℃、2 6 5℃）测量液态焊料的表面张力，加热和测 试的过程中均采用高纯氩气保护。 •• 试验过程为： ••图 4
SAC10 5的差热分析曲线
(1) 内；
26 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
用超 声波清洗 焊料10 分 钟后，将焊料 颗粒 置于O C A的 加热 针
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
••图 6
焊料润湿性测定原理图 [5]
••表3
••图 7
SAC 0 3 0 7、SAC10 5和SAC 3 0 5合金的润湿曲线
SAC 0 3 0 7、SAC10 5和SAC 3 0 5合金的可焊性数据
(2) 将加热针放置在OCA的针加热系统内； (3) 把焊料加热至设定温度并保温3 ~5分钟； (4) 采用悬滴法测量焊料的表面张力，每次测试的装料量可产生5 个熔滴，一般取第二个至第四个数据取平均值来计算样品的表面张力。 •• 表 4所示为三种焊料合金分别在2 4 5℃、2 5 5℃、2 6 5℃下表面张力的 测试结果。图8为三种焊料合金在不同温度下表面张力的曲线图。 •• 从表 4和图8中可见，S AC 3 0 5合金和S AC 0 3 0 7合金在245℃时具 有相 近的表面张力，二者随温度的升高，表面张力增加，其中S A C 3 0 5尤为明 显，表面张力达到5 5 2 . 2 mN·m-1，当温度继续升高至265℃时，表面张力 有下降，同样S A C 3 0 5下降 最为明显。而S A C 10 5 合金在三个不同的温 度 下表面张力变化不大，维持在5 4 0 mN·m-1左右。
••图8 三种焊料合金在不同温度下的表面张力变化曲线
•• 2.5 老化和抗跌落性能 •• 美国奥本大学（A ubur n Uni ver si t y）的张逸飞等人 [6 ] 深入研究了不 同A g含量的S n - A g - C u系焊料合金高温老化后的蠕变性能，并与传统的 Sn6 3 -Pb 3 7焊料合金进行了对比。图9是SAC10 5合金和SAC 3 0 5合金在相 同的正应力下（σ=15MPa）不同温度下老化后的蠕变应变速率曲线。 ••表4 三种焊料合金在不同温度下的表面张力
•• 由图 9可以看出，与S AC 3 0 5 合金相比，S AC10 5 合金在相同的应力条 2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 27
SMT Evolvement SMT技术发展趋势
••图9 SAC10 5合金和SAC 3 0 5合金在不同温度下老化后的蠕变应变速率 [6]
件下呈现更大的蠕变速率，也 就是说更大的蠕变变形。这一特性 对于焊
•• 根 据 上 海 有色 金 属网 所 公布 的 各 金 属 的 价 格 计 算，S A C 0 3 0 7 和
点的抗热疲劳是有利的，因为它可以吸收更多的变形能。
SAC10 5以及SAC 3 0 5三种合金的成本价格如表5所示。
•• 最近，Ronald C .L ask y [ 7 ] 解释了Sn 6 3 -Pb 3 7合金和S AC10 5合金在跌
•• 从 表中可见，无铅化 之后，由普 遍使 用的无铅 焊料 合金 S A C 3 0 5 合
落测试中都强于SAC 3 0 5合金的原因：SAC 3 0 5合金中Ag和Sn形成块状的
金替 代传 统的有铅合金S n 6 3 - P b 3 7，焊料成 本即增加了1. 41倍；而使 用
金属间化合物（Ag3 Sn），这种在Sn基体中弥散分布的块状金属间化合物
S A C10 5 合金相对于传统S A C 3 0 5 合金节省了2 6 .14%，相对于Sn 6 3 -Pb 3 7
（较硬）会引起变形过程中的应力集中，从而使合金的抗冲击性能下降。
合金成 本 增加了7 8 %；虽然S A C 0 3 0 7合金相对于S A C 3 0 5 合金成 本节省
而S AC10 5合金中Ag的含量较低，相应的Ag3 Sn金属间化合物也要少，所
了3 4 . 9 0 %，相对于S A C 10 5 合金价格节省了13 . 8 6 %，但 是由于S A C 0 3 0 7
以在冲击实验中SAC10 5合金的性能比SAC 3 0 5合金好。
合 金的 熔点较 高所以其使 用的工艺温 度 需 提高，因此带 来 一部 分 高于
•• 李宁成等人 [8,9] 通过添加其它微量合金元素进一步改善了S AC10 5合
S A C10 5 合金和S A C 3 0 5 合金的能 耗。同时由于其合金润湿性、老化和抗
金的抗 跌落性能。他们的试验 结果表明，添加Mn、Bi、T i、C e和Y等微量
跌落性均劣于SAC10 5合金，因此产品合格率及产品的可靠性相对于其余
合金元素（单独使用或组合使用），效果显著，其中锰的作用最为明显。
二者有所下降。由此可见，综合考虑下S AC10 5合金是三者中性价比最高
S AC10 5 + Mn合金的抗 跌落性能不仅优于S AC合金，而且还超 过了Sn 6 3 -
的一种合金。
Pb3 7合金。 ••
•• •• 3．结论
•• 2.7 价格
•• 无铅化的转变为全球的环保工作做出了重大的贡献，但同时无铅化 的转变给电子制造商 带来的巨额成本的增加。因为在无铅化转变后，使
••表5
几种焊料合金的成本价格的比较
[10]
用最多的而且最具实力替代传统的Sn 6 3 -Pb 3 7合金的是含3 . 0 w t % Ag的 SAC 3 0 5的焊料合金，其成本是原来的2 .4倍。因此电子制造商们在不断的 寻求低成本、高性能的合金来替代现广泛使用的S A C 3 0 5 合金。S A C10 5 合 金可以很 好的 解 决 这个 问题，各 项性 能 参 数优于比 其银含 量 更低的 S A C 0 3 0 7焊料合金，并且 达到或 接近S A C 3 0 5 合金的参 数 指标。不仅如 此，S A C 10 5 合金在抗 跌落性方面还要优于S A C 3 0 5 合金。在价格方面， S AC10 5合金相对于S AC 3 0 5合金成本节省了2 5 . 8 9 %。因此在保证焊点可 靠性的前提下，SAC10 5合金是在无铅焊料合金中是具有最高性价比的合 金之一。笔者相信，S AC10 5合金将凭借其性价比的优势成为无铅焊料新
•• 如前所述，转变为无铅制程之后，有效地降低焊料成本是电子装联 业界的迫切愿望。
28 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
的选择。
SMT技术发展趋势 SMT Evolvement
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Res triction of the use of cer tain Hazardous Subs tances in electrical
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2010.3.29 | SMT Equipment and Technology | 29
Fast Facts 时事快讯
日
本在移 动电话的新功能和多用途上引领着世界的潮流。开发了移 动通讯系统的高速 连接， 并 采 用了一系列的 前沿电子 元 件和多种服 务用以 提 供 新 的功 能性需求 。2 0 0 7年11月N T T
DoCoMo 发布了几乎集所有功能于一身的FOM A 9 0 5i移动电话系列，在业内，人们通常把那些拥有 高级功能和具有日本独有开发模式的移动电话（即区别于 全球趋势的，却又符合当地需求的新型 手机）称之为“Galapagos 手机”。 •• 如今，移动电话科技的迅猛发展已经不仅仅局限于日本，现已波及美国，中国乃至于整个世界。 •• 引领革命的是智能手机。随着苹果公司iPhone 3G手机的发售，美国的许多使用者已经率先步入了 第三代通讯时代。Google公司开发的Android软件平台在智能手机上的运用，被誉为能够迅速推广3G服 务的催化剂。在中国，中国移动所推出的搭载基础Android 平台的OPhone手机的推广，一定程度上加速 了3G时代在本土的发展趋势。智能手机也将出现在至今为止还在奉行在技术和功能方面另辟蹊径的日 本手机市场。 •• 智能手机的广泛应用将会对移动电话的设计和商业方面带来深远的影响。新的制造商的不断加 入，将会使他们和已具规模的制造商一起，连同那些拥有各式各样多功能的手机一样，作为一种独特商 品存在于市场上。总之，可以说我们已经进入了一个竞争空前激烈的时代。
•• — —摘自NE Asia News
全
球排名前三的个人电脑制造商Dell公司日前在中国启动了一项新的服务业务，其首席执行官 Michael Dell随即宣布，预计其第二大海外市场中国地区今年的销售额将达到50亿美元。
•• 在对其众多供应商的讲话中，Dell提到美国公司将在2010年花费250亿美元用于和中国供应商和 合作伙伴的业务往来，这项开支在2008和2009年分别是230亿美元和290亿美元。 •• 这个评论出自Dell在针对注重节约成本的客户而设立几个新的服务器和存储产品之后，其目的是 扩大Dell的市场份额。目前中国网络公司使用的服务器中将近60%都来自于Dell。除此之外，Dell对医 疗和教育领域也是跃跃欲试，因为这两个行业可以很容易在信息技术的影响下提高生产力，Michael如 是说。 •• 受到中国政府过去一年经济刺激计划的影响，尤其是在二线城市的政策扶持，Dell在去年第四季 度的销售额猛增了81个百分点。
— — 摘自Michael Wei Simon Rabinovitch
根
据中国新浪网报告显示，20 0 9年，中国手持电话的总产量达到了6 亿1千9百万部，较之 20 08 年增加了10.7%，占全球产量的50%。
— — 摘自DIGITIMES
新
加坡的EMS供应商Flex tronics公司中国区副总裁Fu Jun日前宣布，其在全球最大的生产基地珠海工厂预计在2010年的收入将实现2位数增长。 •• 受金融危机影响，珠海伟创力工厂在2009年的收入比前年同期下降了20个百分点。但是随着全球经济的回暖，公司在4月份的订单应该有喜人的
增长，Fu如是说。 •• 同时Fu也指出，订单的增加对人工也带来了很大的挑战。珠海工厂90%的工人都来自广东以外的省市，通常在农历新年之后就会损失5%的员工。今年 的情况更为严重，收到沿海地区员工荒的影响，有10%的员工没有按时返厂开工。 但是一轮招聘过后，工厂的员工缺口在2月底下降到了3.6%，珠海方面表示四月份的每一周都会新招2000名员工，以满足不断增加的订单，Fu说道。 Fu还指出，厂区目前占地面积约有90万平方米，员工数量大约在44000人，公司计划扩招到55000-60000人。 珠海工厂目前的业务运营是比较综合的。她可以生产6千万的手持电话PCB，并且有能力生产800万像素的数码相机模块。除此之外，工厂还可以做注塑 和金属冲压产品。 •• 厂区还生产消费电子产品和网络设备，如游戏机、台式电脑、储存设备以及服务器。 有市场观察人员透露，Dell公司是珠海伟创力服务器业务的最大客户，而其台式电脑则主要运往HP和Dell。工厂目前还为联想提供个人计算机器件。珠海 伟创力的客户中还包括Motorola、Sony Ericsson和Microsoft。 •• 但是伟创力表示对该市场观察员的说法不作评论。 ••
— — 摘自DIGITIMES 30 | SMT Equipment and Technology | 2010.3.29
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