Ⅰ 主板生產流程
1.生產線流程
SMT ---> DIP---> W/S----> T/U-----> TEST--> AGE---> OQC--- > PACKING-----> Customer
以上是華碩的主板生產線的layout, 下面逐一講解！
1） SMT
取名表面貼裝技術英文縮寫，也是主板製造技術的關鍵所在，其實一句話，主板設計好了，餘下的生產就是將需要的零件焊接到PCB上的過程，SMT就是一種焊接技術，華碩的SMT技術在業界還是走在前列的，要不很多SMT的ggmm出去都是被人家搶著要的…… 當然SMT的穩定性和品質很大程度上取決於設備，華碩都使用的一線品牌的設備，printer ---DEK, 高速機---FUJI, GSM--- universal GSM2 reflow---Heler (不知道寫的對不)，還有後來華碩有買13 line 的siemens (西門子)設備，那個價值更加不菲，大概是1.5-2倍原來的line, 據說那個負責導入siemens設備的課長返台前請客時公然宣稱自己是千萬富翁，哈哈，可見那些設備知多少錢啊！！不過，本來他是要離職的，後來華碩不讓走，那他在台灣就是混日子，每天只到公司報個到，現在好像又來到蘇州了！！！跑遠了，回來，我不知道二線廠商能有幾家用得起這些設備，估計都用得Panasonic, Philips 等，所以設備很大程度保證了華碩的品質。
除了設備，當然就是用的材料的了，SMT主要看錫膏的好壞，目前世界上比較著名的焊料供應商就是ALPHA 和 KESTER 都是US的，但是很貴啊，而且錫膏是一個很大的成本，所以華碩基本不用這兩種，除非OEM客戶指定，像HP就指定KESTER的，這些都是利益相關的，就是華碩很多東西都買台資企業的，不買大陸的一樣，這里就不多說了，ASUS的錫膏大多用的是一家台資企業的，叫升貿焊錫，大部分錫膏，錫棒（用於後段W/S）都是用它的。即使最開始客戶有要求用別的，後來等你訂單大了，脫不了身了，華碩就會以種種理由給你換掉，到那時客戶也沒有辦法了，只有換，所以最後都是shenmao的了，本人就曾做了這樣的事，把HP指定的FLUX kester951 換成 alpha s500,為公司每年節約幾百萬啊，可是給我加工資300元一次，400元一次，兩年就兩次！！！！！ 倒！！！！！不過憑良心說alpha ls500 的確比 kester 951好，但是因為alpha美國的那位得罪過hp實驗室的認證的那個人，他打死不用alpha的，後來沒辦法了，還是換了，好像是HP的那個人不負責這個項目了。
最後簡單描述SMT的流程： printer -----印錫膏在PCB上，高速機----將小的貼片電容，電阻 等很小的零件打到 PCB的錫膏上， GSM----- 大的IC, 南北橋晶元等大的零件等打到 PCB的錫膏上， reflow-----加熱將錫膏融化，冷卻，就把零件焊接在PCB上了。
2） DIP
就是人工插件 ， IC, 貼片電容，電阻，晶元等都是SMT完成，立式的電容，以及一些I/O介面都是由人工插到PCB面的，然後經過 W/S( wave solder,波峰焊) 完成焊接！
所以這里沒有什麼好講的，首先是人的因素，operator今天不高興了，插壞了也不做聲，後面也沒有測出來，那麼倒霉的就是用戶了，不過幾率很小了。
關鍵是用料的問題，這些是設計的時候就決定了，而RD設計的時候看是給誰的，怎麼要求的，價格，成本，等等
當然，生產過程中也有可能出現問題，因為很多料件都有替代料的，有時候問題就出在這里，可替代？兩家的品質不可能一樣的阿，嗬嗬，看哪家的公關能力強了！！！采購，物控，品管，生產，每個部門都去搞定，然後就用你的了！！！！
3） W/S ( wave solder,波峰焊)
這是主板生產過程中第二個有技術含量的製程，這里主要還是設備的好壞和所用的FLUX和焊錫品質決定了焊接的品質。
華碩所有的波峰焊機全部是SOLTEC的，世界一流的設備，產自荷蘭，目前只有美國一家設備上可以與之媲美，ASUS曾經評估過那種，但被我的同班同學否定了（我同學負責那個評估），蘇州明基好像有三到四台這樣的設備，在長三角地區，除了華碩，SOLTEC的波峰焊機應該不超過20台，而華碩是72台。
決定波峰焊的質量還有就是助焊劑（FLUX）,前面已經提到過了，一般大的OEM客戶都會指定FLUX,（當然也指定錫膏，錫棒等很多涉及到產品的耗材），但是就像前面所說的，最終都會被華碩換掉，他有能力說服客戶，用這個我能做到更好，當然更便宜是不會提及的，但我想客戶肯定也知道，要不有病啊！！！真的還以客戶為中心啊？
ASUS用的FLUX多是Alpha LS5000A, 這款flux是Alpha專門為ASUS開發的，市場上可能能買到相同配方的東西，但是不可能使這個型號，因為這個型號是專供ASUS的，說實話，這款flux真的是堪稱經典！！性能穩定，清潔度好，焊性強！！！
所以ASUS大多數都是使用這個品牌，不管是DELL,HP,INTEL, 還是SONY, IBM(server 板)，還是自有品牌ASUS,不過其中ASROCK因為2004公司搞「金鵝計劃「（就是節約成本，每個部門都有指標，強行推行），導入了一種KESTER
的低價助焊劑，還得後面的兄弟叫苦連天，好像也是本人所為，�8�1,後來又導入了一種國產的低價flux, hehe ，不要奇怪，ASROCK生出來就是*命，300多元的售價要人家怎麼做啊？所以大家買了ASROCK的還是忍啊！！畢竟就那麼多米啊！！
在廠內，ASROCK就是爛貨的代名詞，基本沒人拿它當回事，只要測試能過就行,一天生產5000/pcs/line左右，根本不管外觀允收的事兒，所以當時看到一些雜志，網站的測評，簡直就是好笑！！但是我們的消費者不知道啊！！！
說說 製程上的事情，在W/S,首先插好零件的PCB經過設備的噴霧系統，將FLUX均勻的噴在PCB上，經過加熱區加熱活化，經過融化的錫（說明所謂的錫棒，錫膏都是63/37的Sn/Pb,現在歐盟的RoSH來了都開始導無鉛了），融化的錫就會爬到零件孔里，順著零件的引腳，上升至ＰＣＢ上面，然後冷卻，完成焊接！！！
至於焊錫的好壞無非就是純度達到要求了，還有長時間的使用，焊錫裡面的一些其他金屬會超標，如銅，銀等，所以要定期（每月）化驗焊錫，一年更換一次整槽錫（華碩的做法）、不知道其他的做法如何。
4） T/U
所謂的T/U就是修整，從波峰焊裡面出來的主板，背面焊點主要有短路，空焊，吃錫不足等等不良，針對這些華碩有個外觀允收標准，應該還是能代表業界的舊較高要求的，但是不幸得是這個標准已經一再的被降低了！！！
T/U段主要就是人工用放大鏡檢查焊點是否OK, 否則用烙鐵補焊，或者去掉短路等等，這里最容易發生的就是將PAD拉掉，或者維修後將潤孔拉壞，這樣應該是報廢了，但是有些人會私下補孔，用銅線填滿潤空，然後上錫，插入零件焊上，外觀根本看不出來，測試也測不出來，到了用戶手上最容易出問題了，估計用個一兩個月就完蛋，好的最多半年！！！
還有一種害人的板子就是溢錫板，大家看字就知道了，就是波峰焊的錫溢到板子的零件面了，經常是由於線速太快，就將錫波打得很高導致的。溢錫後應該是報廢了，但是涉及到部門報廢數量的問題，都會嘗試將其修好，就是將零件面的錫剔去，這種板子很好辨別，剔錫必須要用到助焊劑，而助焊劑必須有殘留，無論用什麼清洗劑清洗都會留下痕跡，特別是時間長了以後，會很明顯！及時清洗得很乾凈，時間久了，只要對著光，看見零件面有和其他部分顏色，或者反光不一樣的基本就是有助焊劑的，大面積的助焊劑痕跡肯定就是溢錫板維修後留下的！！！
5） TEST
ASUS的測試有三道，ICT,FUNTION ,MANU
1) ICT 就是線路測試，是否有開路，短路，這個時候不加任何外設（CPU, DIMM(內存)等治具），目的就是避免到後面funtion的時候燒壞治具。
2) FUNTION
主要就是功能測試，會加上CPU,DIMM,等等外設，做一次開機測試，這里會發現所有的問題，基本funtion通過就OK了。
3) MANU
就是實測了，所有的外設全部接上，開機測試，檢測兼容性等等，所以它只是為了更保險而已。有時候來不及了，MANU就不測了，這種板子倒不是大問題，偶爾有點問題而已，而且有些板子根本就不開MANU站，由也只是規定一個比例而已，不是全測，只有少數OEM客戶如DELL,INTEL要求100%全測的，而且測試數據都是在線傳輸到客戶那裡，想偷懶都不可能的！！！
6） AGE & OQC
AGE & OQC 都屬於QA部門，專門抽測，測試方式上跟MANU一樣，一般比例會很小，但是只要有不良發生就是整批判退，全部重工重測！！其中AGE就是老化測試，反復開機測試！！
7） PACKING
然後就是包裝了，說明書，光碟，手冊，排線等等放到包裝盒裡，打包出貨了！！！
好了，流程說完了！！後面就是ASUS所代工的各種品牌的主板的對比了！！
二、各品牌強力對比！！
ASUS代工(OEM,2003年後基本都是ODM了)的主板有DELL,INTEL, HP, SONY,IBM, 以及自己的ASUS和ASROCK,其實ASROCK也算是代工，但是應為檔次低，，要求低大家都不當是OEM,因為在工廠內OEM代表著高標准，高要求，高品質！！！
說明一下，其中IBM代工的是伺服器的主板，這里就不說了！！
下面就按照我個人認為品質好壞優劣的順序逐一詳細說明各品牌的主板的優劣。
1） DELL
大家知道DELL在廈門有個組裝廠，ASUS代工的主板都是送到了那裡的。DELL 之所以把DELL排在第一，這是有原因的。大家可能平時不覺得DELL的東西怎麼樣，但是國際大廠就是國際大廠，他的製程要求，工藝水平都是業界一流的，他有業界一流的專家各個製程的，DELL稽核的LIST已經成為業界的典範（順便提一下，相關從業的有需要的留下email，這個可是DELL的絕密資料）。ASUS很多工藝技術的發展都是在DELL的稽核要求下催生的。DELL大部分訂單都給富士康了，ASUS拿到的單子並不多，因為ASUS的板子在DELL的線上合格率達不要他們的要求，曾經一度有砍單之險！！！本人也曾經在DELL TEAM呆過一段時間，DELL畢竟是ASUS代工最久的客戶，各方面的資源都很充足，畢竟DELL的要求最嚴格，工廠端還是做得很累，當然，品質也是最有保證的。但是DELL的台式機我沒有用過，不知道怎麼樣！！而且DIYer是買不到DELL的主板的，不過在蘇州應該可以買到工廠出來的工裝貨（至於怎麼出來的就不要問了，�8�1,順便提一下，ASUS像這樣流失的板子一年價值應該不在千萬之下的，最瘋狂的時候是發現整批貨不見了，最後在中東市場上出現了，赫赫牛人多不？聽說那時候北京中關村有人專門駐蘇州收貨阿，不過現在已經沒有這種好事了，2004年公司專門開展了防盜計劃的）。
2） INTEL
INTEL排第二名完全是沾了DELL的廣，因為在製造工藝上，intel 是沒有自己的東西的，但是不管是哪個都要給他面子，應為都要他的晶元啊，所以他所有的東西都是按照DELL的，但是呢，光拿人家的東西，沒有專家，不懂內容還是要欠缺一些的，只知道照本宣科，上面說什麼就要什麼，這樣很好糊弄的，所以雖然intel有人常駐華碩（DELL沒有常駐技術人員，只有一個客戶代表，但是每年一次的稽核讓華碩很是頭痛的）但是我們的engineer都不怎麼吊他的，因為他不懂啊！！！
不管怎麼樣，畢竟是大廠，而且華碩最不敢得罪的就是intel，我個人認為intel是拿ASUS的生產線在做自己晶元的實驗基地，最新的晶元組都是在那裡最先生產，而且量都不大，不超過1000/訂單，所以intel的主板大家最好買那些已經很成熟的晶元組的，最新的都是試驗板子。但是成熟後的板子應該還是很穩定的，良品率甚至超過DELL,最關鍵是每天線的產量低，大概不超過1000pcs/line每天，DELL 大概1200-1500pcs/line所以ASUS做intel的都是賠錢的，但是不得不賠啊，不過人家在晶元裡面給點好處也就平了。
3） SONY
首先說明SONY的主板也是用在SONY的品牌機裡面了，估計大家市場買到的機會不大，但是其品質要求也是很高的，之所以把它排在第三，主要是不常見。眾所周知，SONY的品質要求的確是很高，但是，最近SONY頻繁出現質量問題讓人大跌眼鏡，我一直認為，SONY一直要求的高品質要求只是對它的供應商要求高，而當出現問題或達不到它的要求，SONY就要求賠款，而產品他同樣是收下，收下之後，我想他決不會扔掉了，還是賣給消費者了，所以我覺得這是SONY頻繁出現質量問題的根本所在！！
雖然這樣，ASUS為了獲得SONY的筆記本代工單子，還是不得不給SONY代工主板，甚至不惜賠本，不惜屢次派人到日本去重工！！！不過總的來說，在廠內，SONY的板子要求的還是比較高的！！產量大約在900-1200pcs/line, 因為SONY的板子設計上比較好，大量使用了SMT元件，這樣導致SMT段的產量很低，後段快也沒有用！！
4） HP
說實話，把HP排在這里，完全是因為它是代工（OEM）品牌，否則我會把它排在ASUS自有品牌之後！！！因為它的品質要求，來自HP的要求真的不怎麼樣，我在HP TEAM 做了一年多，感覺HP不像一個國際性的大品牌，不像DELL那樣的專業，HP的客戶也不夠專業，所以基本來稽核就是在生產線逛逛，吃好喝好就OK了，基本不怎麼懂製程。但是，HP所有的板子都用在自己的台式機裡面，大家用到的機會很少，而且HP的金牌服務，壞了就換啊！！不要擔心，還有一點在廠內，只要是OEM的品牌，大家的質量意識都會高一點，畢竟客訴會比較難處理阿！！所以我把它排在第四！！產量在1500-1700pcs/line。
5） ASUS
說實話，ASUS的板子，我覺得不比HP的差，因為所有的HP板子都是ASUS ODM的，所以大部分板子都是同出一個設計，就是同一塊板子，既給HP做，ASUS自己做，只是名字不一樣而已，比如PTGD系列，給HP的是PTGD1-R,ASUS自己就是P4GD-****, 後來又是P5GD-****等等，基本不會特別給HP設計，都是根據他的要求，做點改動而已，要知道重新設計一塊板子，成本幾何阿！！！
ASUS自有品牌，說實話以前是高品質的代名詞了，直到現在，很多Fans還是認為華碩的板子會高出別的品牌一大節，其實不然！！！前面說了，除了華碩的設備對品質有所保證，在製程上有著深厚積累，走在業界的前列，但是目前的ASUS我相信已經不再是昔日的華碩了，罪魁禍首就是產量！！！02年後，華碩開始攻城掠地後，就開始降價，搶單，這樣的後果就是工廠內不得不30天24小時生產，連春節都得加班！！而且每天的產量也是一次次被提升到極限！！上面要快，下面就只有亂來！！因為都是流水線，來不及就放過去，跟可怕的是基層管理幹部也參與作假，到下班了，來不及測試的板子就不測了，全部包裝了！！這樣的板子出去能有保證嗎？
還有，ASUS對待員工的待遇說實話，也真的是太刻薄了，所以一線的操作員都是沒有正確的做對事情的態度，質量從何保證啊，後面我會附上華碩員工離職的留言給大家看看，真實地了解一下華碩的真實狀況。
6） ASROCK
ASROCK (華擎)應該是03-04年之間，出現在市場上，具體記不得太清楚了，使華碩為了佔領低端市場而重新開辟的一個品牌，在廠內還是算代工，但是畢竟是一家人，又是低端品牌，所以沒有人拿它當回事！！其品質我都不願意浪費時間來說了！！ASROCK 在廠內都使用大線來生產，大約5000pcs/line,其他的都是JIT線，也就是SMT 和後段就是連起來生產，而大線是SMT先生產，半成品入庫，積累到一定量後，後段開始生產，其原因就大線後段快，JIT的話，SMT會供應不上，所以這樣儲存，中途運輸都會產生質量問題，這還是小問題，關鍵是後段的速度，超快啊！！板子到手都來不及看就放下了，哪有什麼品質可言阿？
所以當時看到一些關於ASROCK的板子的測評，簡直就是搞笑！！不知道花了多少錢給那些搞測評的！！！多的就不說了，真的不值得說了！！除非你沒有買米的錢了，不要買ASROCK的主板，當然買米的錢都沒有了，電腦好像也就沒有必要了！！！哈哈！！
Ⅱ MPM錫膏印刷機工作原理
錫膏印刷機又稱SMT印刷機，一般由裝版、加錫膏、壓印、輸電路板等機構組成。它的工作原理是：先將要印刷的電路板製成印版，裝在印刷機上，然後由人工或印刷機把錫膏塗敷於印版上有文字和圖像的地方，再直接或間接地轉印到電路板上，從而復制出與印版相同的PCB板。
Ⅲ 誰知道無鉛焊錫的操作方法及使用溫度
台錫無鉛焊接裝配的基本工藝包括：
無鉛PCB製造工藝；b. 在焊錫膏中應用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系統；c. 用於波峰焊應用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系統；d. 用於手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系統。
盡管這些都是可行工藝，但具體實施起來還存在幾個大問題，如原料成本仍然高於標准Sn/Pb工藝、對濕潤度的限制有所增加、要求在波峰焊工藝中保持惰性空氣狀態(要有足量氮氣)以及可能將迴流焊溫度升到極限溫度范圍(235～245℃之間)而提高了對各種元件的熱性要求等等。 就無鉛替代物而言，現在並沒有一套獲得普遍認可的規范，經過與該領域眾多專業人士的多次討論，我們得出下面一些技術和應用要求： 金屬價格 許多裝配廠商都要求無鉛合金的價格不能高於63Sn/37Pb，但不幸的是現有的所有無鉛替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。
在選擇無鉛焊條和焊錫絲時，金屬成本是其中最重要的因素；而在製作焊錫膏時，由於技術成本在總體製造成本中所佔比例相對較高，所以對金屬的價格還不那麼敏感。 熔點 大多數裝配廠家(不是所有)都要求固相溫度最小為150℃，以便滿足電子設備的工作溫度要求,最高液相溫度則視具體應用而定。 波峰焊用焊條：為了成功實施波峰焊，液相溫度應低於爐溫260℃。
手工/機器焊接用焊錫絲：液相溫度應低於烙鐵頭工作溫度345℃。
焊錫膏：液相溫度應低於迴流焊溫度250℃。對現有許多迴流焊爐而言，該溫度是實用溫度的極限值。許多工程師要求最高迴流焊溫度應低於225～230℃，然而現在沒有一種可行的方案來滿足這種要求。人們普遍認為合金迴流焊溫度越接近220℃效果越好，能避免出現較高迴流焊溫度是最理想不過的，因為這樣能使元件的受損程度降到最低，最大限度減小對特殊元件的要求，同時還能將電路板變色和發生翹曲的程度降到最低，並避免焊盤和導線過度氧化。 導電性好 這是電子連接的基本要求。 導熱性好 為了能散發熱能，合金必須具備快速傳熱能力。 較小固液共存溫度范圍 非共晶合金會在介於液相溫度和固相溫度之間的某一溫度范圍內凝固，大多數冶金專家建議將此溫度范圍控制在10℃以內，以便形成良好的焊點，減少缺陷。如果合金凝固溫度范圍較寬，則有可能會發生焊點開裂，使設備過早損壞。 低毒性 合金及其成分必須無毒，所以此項要求將鎘、鉈和汞排除在考慮范圍之外；有些人也要求不能採用有毒物質所提煉的副產品，因而又將鉍排除在外，因為鉍主要來源於鉛提煉的副產品。 具有良好的可焊性 在現有設備和免清洗型助焊劑條件下該合金應具備充分的潤濕度，能夠與常規免清洗焊劑一起使用。由於對波峰進行惰性處理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性環境的使用條件要求；但就SMT迴流焊而言，合金最好要具備在空氣下進行迴流焊的能力，因為對迴流焊爐進行惰性處理成本較高。 良好的物理特性(強度、拉伸度、疲勞度等) 合金必須能夠提供63Sn/37Pb所能達到的機械強度和可靠性，而且不會在通孔器件上出現突起的角焊縫(特別是對固液共存溫度范圍較大的合金)。
生產可重復性/熔點一致性
電子裝配工藝是一種大批量製造工藝，要求其重復性和一致性都保持較高的水平，如果某些合金的成分不能在大批量條件下重復製造，或者其熔點在批量生產時由於成分變化而發生較大變化，便不能給予考慮。3種以上成分構成的合金往往會發生分離或成分變化，使得熔點不能保持穩定，合金的復雜程度越高，其發生變化的可能性就越大。 焊點外觀 焊點的外觀應與錫/鉛焊料接近，雖然這並非技術性要求，但卻是接受和實施替代方案的實際需要。 供貨能力 當試圖為業界找出某種解決方案時，一定要考慮材料是否有充足的供貨能力。從技術的角度而言，銦是一種相當特別的材料，但是如果考慮全球范圍內銦的供貨能力，人們很快就會將它徹底排除在考慮范圍之外。 另外業界可能更青睞標准合金系統而不願選專用系統，標准合金的獲取渠道比較寬，這樣價格會比較有競爭性，而專用合金的供應渠道則可能受到限制，因此材料價格會大幅提高。 與鉛的兼容性 由於短期之內不會立刻全面轉型為無鉛系統，所以鉛可能仍會用在某些元件的端子或印刷電路板焊盤上。有些含鉛合金熔點非常低，會降低連接的強度， 如某種鉍/錫/鉛合金的熔點只有96℃，使得焊接強度大為降低。 金屬及合金選擇 在各種候選無鉛合金中，錫(Sn)都被用作基底金屬，因為它成本很低，貨源充足，並具備理想的物理特性，如導電/導熱性和潤濕性，同時它也是63Sn/37Pb合金的基底金屬。通常與錫配合使用的其它金屬包括銀(Ag)、銦(In)、鋅(Zn)、銻(Sb)、銅(Cu)以及鉍(Bi)。 之所以選擇這些材料是因為它們與錫組成合金時一般會降低熔點，得到理想的機械、電氣和熱性能。 表1列出了各種金屬的成本、密度、年生產能力和供貨方面的情況，另外在考察材料的供貨能力時，將用量因素加在一起作綜合考慮得出的結果會更加清晰，例如現在電子業界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5萬噸左右，其中北美地區用量約為1.6萬噸，此時只要北美有3%的裝配工廠採用含銦20%的錫/銦無鉛合金，其銦消耗量就將超過該金屬的全球生產能力。 近5年來業界推出了一系列合金成分建議，幷且對這些無鉛替代方案進行了評估。備選方案總數超過75個，但是主要方案則可以歸納為不到15個。面對所有候選合金，我們採用一些技術規范將選擇縮到一個較小的范圍內便於進行挑選。 銦 銦可能是降低錫合金熔點的最有效成分，同時它還具有非常良好的物理和潤濕性質，但是銦非常稀有，因此大規模應用太過昂貴。基於這些原因，含銦合金將被排除在進一步考慮范圍之外。雖然銦合金可能在某些特定場合是一個比較好的選擇，但就整個業界范圍而言則不太合適，另外差分掃描熱量測定也顯示77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔點很低，只有114℃，所以也不太適合某些應用。 鋅 鋅非常便宜，幾乎與鉛的價格相同，並且隨時可以得到，同時它在降低錫合金的熔點方面也具有非常高的效率。 就鋅而言，其主要缺點在於它會與氧氣迅速發生反應，形成穩定的氧化物，在波峰焊過程中，這種反應的結果是產生大量錫渣，而更嚴重的是所形成的穩定氧化物將導致潤濕性變得非常差。也許通過惰性化或特種焊劑配方可以克服這些技術障礙，但現在人們要求在更大的工藝范圍內對含鋅方案進行論證，因此鋅合金在今後考慮過程中也會被排除在外。 鉍 鉍在降低錫合金固相溫度方面作用比較明顯，但對液相溫度卻沒有這樣的效果，因此可能會造成較大的固液共存溫度范圍，而凝固溫度范圍太大將導致焊腳提升。鉍具有非常好的潤濕性質和較好的物理性質，但鉍的主要問題是錫/鉍合金遇到鉛以後其形成的合金熔點會比較低，而在元件引腳或印刷電路板的焊盤上都會有鉛存在，錫/鉛/鉍的熔點只有96℃，很容易造成焊點斷裂。另外鉍的供貨能力可能會因鉛產量受到限制而下降，因為現在鉍主要還是從鉛的副產品中提煉出來，如果限制使用鉛，則鉍的產量將會大大減少。 盡管我們也能通過直接開采獲取鉍，但這樣成本會比較高。基於這些原因，鉍合金也被排除在外。 四種和五種成分合金 由四種或五種金屬構成的合金為我們提供了一系列合金成分組合形式，各種可能性不勝枚舉。與雙金屬合金系統相比，大多數四或五金屬合金可以大幅降低固相溫度，但對降低液相溫度卻可能無所作為，因為大部分四或五金屬合金都不是共晶材料，這意味著在不同的溫度下會形成不同的金相形式，其結果就是迴流焊溫度不可能比簡單雙金屬系統所需的低。 另外一個問題是合金成分時常會發生變動，因此熔點也會變，這在四或五金屬合金中會經常遇到。由三種金屬組成的合金很難在焊錫膏內的錫粉中實現「同批」和「逐批」一致，在四種和五種金屬組成的合金中實現同樣的一致性其復雜和困難程度更大。 所以多元合金將被排除在進一步考慮范圍之外，除非某種多元合金成分具有比二元系統更好的特性。但就目前來看，業界還沒有找到哪種四或五金屬合金比二元或三元替代方案更好(無論在成本上還是性能上)。 表2列出一些主要無鉛替代方案，以及最終選用或不選用的原因，表中包括了單位重量價格、單位體積價格(對焊錫膏而言單位體積價格更具成本意義)以及熔點等信息，這些合金按照其液相溫度遞增順序排列。現根據每種焊接應用的特殊要求分別選出合適的合金。 先考慮焊條(波峰焊)和焊線(手工和機器焊接)。 對波峰焊用焊條的要求包括：a. 能在最高260℃錫爐溫度下進行連續焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、橋接等)少；c. 成本盡可能低；d. 不會產生過多焊渣。 結果所有選中的合金都符合波峰焊要求，但99.3Sn/0.7Cu和95Sn/5Sb合金與其它替代方案相比能夠節省更多成本。比較而言，99.3Sn/0.7Cu的液相溫度比Sn/Sb合金低13℃，因此99.3Sn/0.7Cu成為波峰焊最佳候選方案。 手工焊用錫線的要求與上面焊條應用非常相似，成本考慮仍然居於優先地位，同時也要求能夠提供較好的潤濕和焊接能力。焊線用合金必須能夠很容易地拉成絲線，而且能用345～370℃的烙鐵頭進行焊接，99.3Sn/0.7Cu合金可以滿足這些要求。 與焊條和焊線相比，焊錫膏較少考慮合金成本，因為金屬成本在使用焊錫膏的製造流程總成本中所佔比重較少，選擇焊錫膏合金的主要要求是盡量降低迴流焊溫度。考察表中所列合金，可以發現液相溫度最低的是95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu(熔點217～218℃)和96.5Sn/3.5Ag(熔點221℃)。 這兩種合金都是較為合適的選擇並各具特點，相比之下Sn/Ag/Cu合金的液相溫度更低(雖然只有4℃)，而Sn/Ag合金則表現出更強的一致性和可重復製造性，並已在電子業界應用多年，一直保持很好的可靠性。有些主要跨國公司已經選擇共晶Sn/Ag合金進行評估作為無鉛替代方案，大多數大型跨國公司也開始對Sn/Ag/Cu合金作初步高級測試。 實測評估結果 波峰焊評測 將99.3Sn/0.7Cu合金裝入標准Electrovert Econopak Plus波峰焊機進行測試，這種波峰焊機配備有USI超聲波助焊劑噴塗系統、Vectaheat對流式預熱和「A」波CoN2tour惰性系統。測試在兩種無鉛印刷電路板上進行：帶OSP塗層的裸銅板和採用浸銀拋光的裸銅板(Alpha標准)，兩種電路板都採用固態含量2%且不含VOC的免清洗助焊劑(NR300A2)。另外作為對照，將同樣的電路板在相同設備上採用相同條件進行焊接，只是焊料用傳統63Sn/37Pb合金。 通過實驗可得出以下結論： 如果採用99.3Sn/0.7Cu合金，則有必要對波峰焊機進行惰性處理以確保得到適當的潤濕度，但不需要對波峰焊機或風道進行完全惰性處理，用CoN2tour公司的邊界惰性焊接系統即已足夠。 使用99.3Sn/0.7Cu焊接的電路板外觀與用63Sn/37Pb合金焊接的電路板沒有區別，焊點的光亮程度、焊點成型、焊盤潤濕和通孔上端上錫情況也基本一樣。 與Sn/Pb合金相比，Sn/Cu合金的橋接現象較少，但由於測試的條件有限，因此對這一點還需要作更進一步的研究。 99.3Sn/0.7Cu合金在260℃溫度條件下焊接非常成功，在245℃條件下也沒有問題。 採用Sn/Cu合金的幾個星期內銅的含量沒有發生變化，之所以關注這一問題，是因為銅在錫中的溶解度很低，而且與溫度有很大關系。 在大批量生產中，電路板的銅吸收情況與用Sn/Pb合金時相同。 印製和迴流焊評測 針對Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金開發了一種新的助焊劑，以便在更高迴流焊溫度下得到較好的潤濕效果，因為迴流焊溫度較高時(比常規迴流焊溫度高20℃)要求助焊劑中的活性劑應具備更高的熱穩定性。另外如果在空氣中工作，迴流焊溫度較高還可能使普通免清洗助焊劑變色，所以這種助焊劑對高溫要有很強的承受能力。在95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金中使用UP系列焊錫膏時，即使空氣溫度達到240℃，它也不會變為棕色或琥珀色。 UP系列焊錫膏在印刷測試中表現非常好，測試時採用的是MPM UP2000印刷機，印刷條件包括6mil厚激光切割網板、印刷速度25mm/秒、網板開口間距16～50mil以及接觸式印刷，焊膏印出的輪廓非常清晰且表現出良好的脫模性能。另外這種焊錫膏在中止印刷後(停放超過一小時)再開始使用時無需進行攪拌，其網板使用壽命在8小時以上，粘性也可保持8小時。 迴流焊採用Electrovert Omniflo七溫區回焊爐，在空氣環境下進行焊接。回焊曲線如圖1，從圖中可看出溫度在200秒時間里以近似線性的速率上升到240℃，溫度高於熔點(221℃)的時間為45秒。 得出結論如下： UP系列焊錫膏95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu 88-3-M13表現出良好的印刷性。 無鉛焊錫膏能提供良好的粘力且能保持足夠的時間。 對測試板而言，95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金所需的240℃最高溫度是可以接受的。 迴流焊無需氮氣也能取得很好效果。 焊點光亮度好，與標准Sn/Pb合金相同。 助焊劑殘留物外觀(顏色及透明度)比採用Sn/Pb合金及普通助焊劑在標准熱風迴流焊(峰值溫度220℃，高於183℃的時間為45秒)後的情形好得多。 潤濕和擴散特性與Sn/Pb標准合金相同。 當使用沒有阻焊膜的裸FR-4板子時，過高的迴流焊溫度會使線路板出現嚴重變色(變深)，淺綠色阻焊膜會使變色看起來較輕，中/深綠色阻焊膜則使變色基本上看不出來。 有些元件經高溫迴流焊後會出現變色和氧化跡象，將這種無鉛焊料用於兩面都有表面安裝器件的電路板上時，建議在迴流焊後再安裝需作波峰焊接的底面SMD器件，以免過度受熱影響可焊性。 用UP系列96.5Sn/3.5Ag合金進行的測試所獲結果相似，只是迴流溫度提高了3～5℃。 其它特性 選擇一種簡單普通二元合金的最大好處在於它已經完成了大量測試且已被廣泛接受，如96.5Sn/3.5Ag合金已在某些電子領域應用了很長的時間。95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu現正接受同樣嚴格的測試，並在一些地方顯示出非常相似的性能和優點。 福特汽車公司對使用Sn/Ag合金的測試板和實際電子組件進行了熱循環試驗(-40℃～140℃)，已完成全面熱疲勞測試研究，另外他們還將無鉛組件用於整車中，測試結果顯示Sn/Ag合金的可靠性與Sn/Pb合金相差無幾甚至更好。摩托羅拉公司也已經完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的熱循環和振動研究，測試表明Sn/Ag合金完全合格，其它OEM廠商在各自的Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金研究中也得到了類似的結論。 根據研究結果，Sn/Ag和Sn/Pb在導電性、表面張力、導熱性和熱膨脹系數等各方面所取得結果大致相當(見表3)。 本文結論 通過上述討論，我們可以得到一個實際可行的標准無鉛焊接工藝，其基本內容包括： 對焊錫膏應用而言，可將95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu或96.5Sn/3.5Ag合金與UP系列助焊劑配合使用。 對波峰焊應用而言，焊錫條可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 對手工/機器焊接而言，焊錫線可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 雖然上述方案還未能達到研究無鉛替代方案工程師們所確定的每項目標，但基本上能令人滿意，該方案最大限制在於96.5Sn/3.5Ag合金所要求的迴流焊溫度比Sn/Pb合金的要高20～30℃，因此迴流焊對元件的要求也有所提高。元器件供應商應與電子裝配廠密切合作以解決高溫迴流焊帶來的種種問題。 隨著新技術的發展，將來還會有更多更好的替代方案推出，這里討論的系統最大價值在於其它復雜系統可以根據它提供的標准進行參照比較。在考察更加復雜的系統之前，應多問下面一些可以定量回答的問題：
焊錫膏
1. 新的合金系統是否能將迴流焊溫度降至與Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金最低迴流焊溫度為240℃， 而95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金的最低迴流焊溫度則為235℃)？ 2. 與Sn/Ag或Sn/Ag/Cu合金相比，金屬和焊錫膏的成本如何？ 3. 合金中各材料有沒有技術參數限制？各材料在技術參數范圍內變化時其固相和液相溫度的變化情況如何？
焊條
1. 合金的成本如何？與Sn/Cu合金比較哪一個更貴？ 2. 合金是否具有Sn/Cu合金所沒有的優點