QKC20160909：楊錫珪 - 基本錫銲作業概述 (兩岸半導體產業之競合與平台革命 擇期再辦)

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品質學會品質知識社群 (QKC) 研討會
專題：基本錫銲作業概述
時間：2016 年 9 月 9 日(星期五) 19:00 - 21:00 　
地點：品質學會九樓教室（台北市羅斯福路 2 段 75 號）
主講：楊錫珪 (楊健盟) 會友
主持：官生平會友

本次研討活動主題「兩岸半導體產業之競合與平台革命」，主講人楊公子從南京趕回台北，由於天候不佳塞車無法及時到會場，改由父親楊會友代打講述「基本錫銲作業概述」，原研討議題將擇期再舉行。

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無鉛銲料主要源自歐盟所發布的電氣電子設備廢棄物 (Waste Electrical and Electronic Equipment, WEEE) 及 限用有害物質 (Restriction of Hazardous Substance, RoHS) 兩個指令的規定。

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空氣中存在著許多污染物， 其中漂浮在空氣中類灰塵的粒狀物質稱為懸浮微粒 (particulate matter, PM)。懸浮微粒的粒徑大小有別，小於或等於 2.5 微米 (μm) 的粒子，就稱為 PM2.5，通稱細懸浮微粒，單位以微克/立方公尺 (μg/m³) 表示之，它的直徑還不到人的頭髮絲粗細的1/28，非常微細可穿透肺部氣泡，並直接進入血管中隨著血液循環全身，故對人體及生態所造成之影響是不容忽視的。

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晶鬚 (whiskers) 是從金屬表面往外延伸成長的細長型金屬結晶結構體，有可能長晶鬚的金屬如錫合金、鋅、鎘、銦、銻、銀等，甚至於金也有長晶鬚的文獻資料，錫鬚 (tin whiskers) 是最有名的一種晶鬚。

討論錫鬚議題最完整的資料來源為 NASA 電子零件與封裝 (NASA Electronic Parts and Packaging, NEPP) 專案計畫的晶鬚網頁，根據 NASA NEPP 的資料顯示，迄今確認已經有三顆在軌商用衛星因為錫鬚造成衛星完全失效，除此之外，軍用設備，工業與電力設備，電腦伺服器、路由器、與電源供應器等，也都有因為長晶鬚造成系統失效的案例。近年來，汽車業也發現錫鬚造成的困擾，例如 2009 年底、2010 年初豐田 Camry 汽車召回 (recall) 事件，也經 NASA 分析結果證實加油踏板的問題係因為電子零件長錫鬚所造成的。

觀察到的晶鬚直徑一般介於 0.5 - 10 um 之間，約為人類毛髮的 0.1 到 0.01；其長度從數微米開始，當成長到毫米級時，就會造成困擾，大多數發現時多已達數毫米 (mm)，少數情況甚至超過 10 毫米以上。由於晶鬚是具導電性的結構體，因此常造成電子產品橋接短路現象。已有不少電子系統失效，這些產品的電路走線空間狹窄，長出來的晶鬚橋接不同電位差的電路線路，造成的短路現象。除了造成電子電路短路之外，其他常見的效應還有碎片污染、金屬蒸氣電弧等作用。

相關資訊詳見：http://tw-redi.com/forum.php?mod ... ;tid=830&extra=

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楊錫珪會友：基本錫銲作業概述
IPC-A-610F & J-STD-001F

無鉛化銲錫作業
鉛中毒，古羅馬帝國衰亡原因之一，
鉛污染：
鉛與鈣會產生作用 100 ml, 男 < 40 ug, 女 < 30 ug, 小孩 < 10 ug
denso, delco, v
RoHS 六項禁用物質，

• Pb 1000 ppm (Sony 100 ppm)
• Cd; 100 ppm (0 ppm)
• Hg, 1000 (0 ppm)
• PBB
• PBDE
  

IQC 確認，

無鉛化產生錫鬚，錫含量高會產生錫鬚
1998 年商用衛星案例，10 % 以上可避免錫鬚問題。
錫銲料內應力釋放產生錫鬚，
安全裝置採豁免申請處理。有鉛製程產品可維持 25 年以上，無鉛大約只能能維持 15 年。

wave soldering （波銲）
reflow （錫膏）
手銲（錫絲）
配方：錫、銀、銅為主，
錫 63、鉛 37
SAC: 80%
SAC 305：主流，千住專利
SAC 105：
SAC 0307：
SAC 387：特殊用途
銀逐漸下降，成本因素。
來源充足、抗融性佳、抗熱疲勞性佳
217 -227 deg C
錫：表面張力大、銲錫的基本材料
銅的延展性好，熔點高 (1083 deg C)，每增加 0.1 % 、熔點增加 2 - 3 deg C，0.5 % 為 218 deg C
銀增加通孔爬錫性， 成本高，從 3% 降至 0.3 %，成本降至 1/3。接合可靠度，
鉍 (Bi) 可降低熔點，機構性能較差。可用至 42 %，價格與銀相當？
connector 無法過錫爐
錫膏：濃度成分 96.3 % 、有效期 3 - 6 月，漿狀助銲劑，20 - 50 um，
頭髮 70 - 100 um，
Sn/Ag3.0/Cu0.5(Sn/Ag1.0/Cu0.5) 手機主流
Sn/Bi42 融點約 140 deg C (LED)，熔點可降低 60 +/- 20 deg C
錫膏保存期限為 3 個月，特殊情況可達 6 個月，存放於 2 - 10 deg C 冰箱，室溫下倒放 3 - 4 小時，攪拌 3 - 4 min
先進先出，以顏色標籤管理之。（日期管理）使用方法（開封後）：
常溫曝露不得超過 8 小時。
未用完錫膏未超過 8 小時者可回收在使用，注意不宜和新品混裝瓶。
回收與新錫膏採 1:2 使用。
SMT 落塵量最累無塵室 (10k 以下）0.5 um  < 10,000 顆 (M4)
26 +/- 2 deg C；50 % +/- 10 %RH
Air Shower，
PM 2.5，partical meter < 2.5 um，
錫絲：助銲劑 1.5 % ~ 3.5 %
Sn/Ag0.3/CU0.7 (SAC0307)
SAC305 為主，(SAC0305)
SnCu07銲料為輔，維修、toch-up，小量時使用。成本低、焊點光亮程度與成型沒有差別。融點較高 227 deg C，耐疲勞性較差，加活化劑高，銲後成品外觀較髒，不易清洗。

助銲劑：銲前除去金屬表面之氧化膜和油質，銲時助銲劑在表面可防止銲料再氧化。銲盤、零件腳，
保存期限 1 年，40 - 50 hr 定期更換新槽液一次，4小時量比重一次。

手銲作業：
烙鐵頭的保養，銲錫榮出鐵質，含鐵質少到不能再用的現象。消耗品。
容易發生劇烈的烙鐵頭侵蝕現象：
超高溫作業，單一銲點接觸作業時間過長（大於 3 秒）
防止烙鐵頭氧化與碳化，留少量銲料再烙鐵頭上，當要再使用時才擦去銲料，以保護烙鐵頭不受氧化。
長期（30 分鐘以上)，擦掉原銲料，用新銲料加在烙鐵頭上，再切斷電源。
筆型、扁平型、Ｃ型，電源功率20 W、30 W、40 W
清潔銲錫部位，確認零件極性，