線路板裝配中的無(wú)鉛工藝應(yīng)用原則

        杭州PCB抄板公司-緯亞電子訊：過(guò)去5年間，電子裝配業(yè)一直在測(cè)試各種合金，希望能找到幾種無(wú)鉛方案替代常規(guī)63Sn/37Pb共晶系統(tǒng)。有很多方案雖然從技術(shù)的角度來(lái)看是可行的，但卻沒(méi)考慮成本、供貨性和工藝性等其它方面的因素。本文旨在為業(yè)界提供一個(gè)實(shí)際可行的無(wú)鉛工藝選用原則，內(nèi)容包括工藝要求、根據(jù)要求得出的結(jié)論以及在實(shí)際條件下的試用情況等，今后如需對(duì)其他更為復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行判斷比較，這里提供的方法也可作為評(píng)估參考。

　    電子裝配對(duì)無(wú)鉛焊料的基本要求

        無(wú)鉛焊接裝配的基本工藝包括：a. 無(wú)鉛PCB制造工藝；b. 在焊錫膏中應(yīng)用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系統(tǒng)；c. 用于波峰焊應(yīng)用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系統(tǒng)；d. 用于手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系統(tǒng)。盡管這些都是可行工藝，但具體實(shí)施起來(lái)還存在幾個(gè)大問(wèn)題，如原料成本仍然高于標(biāo)準(zhǔn)Sn/Pb工藝、對(duì)濕潤(rùn)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(tài)(要有足量氮?dú)?以及可能將回流焊溫度升到極限溫度范圍(235～245℃之間)而提高了對(duì)各種元件的熱性要求等等。

        就無(wú)鉛替代物而言，現(xiàn)在并沒(méi)有一套獲得普遍認(rèn)可的規(guī)范，經(jīng)過(guò)與該領(lǐng)域眾多專(zhuān)業(yè)人士的多次討論，我們得出下面一些技術(shù)和應(yīng)用要求：

　    金屬價(jià)格 許多裝配廠商都要求無(wú)鉛合金的價(jià)格不能高于63Sn/37Pb，但不幸的是現(xiàn)有的所有無(wú)鉛替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。在選擇無(wú)鉛焊條和焊錫絲時(shí)，金屬成本是其中重要的因素；而在制作焊錫膏時(shí)，由于技術(shù)成本在總體制造成本中所占比例相對(duì)較高，所以對(duì)金屬的價(jià)格還不那么敏感。
　

        熔點(diǎn) 大多數(shù)裝配廠家(不是所有)都要求固相溫度小為150℃，以便滿足電子設(shè)備的工作溫度要求,高液相溫度則視具體應(yīng)用而定。

        波峰焊用焊條：為了成功實(shí)施波峰焊，液相溫度應(yīng)低于爐溫260℃。

        手工/機(jī)器焊接用焊錫絲：液相溫度應(yīng)低于烙鐵頭工作溫度345℃。

        焊錫膏：液相溫度應(yīng)低于回流焊溫度250℃。對(duì)現(xiàn)有許多回流焊爐而言，該溫度是實(shí)用溫度的極限值。許多工程師要求高回流焊溫度應(yīng)低于225～230℃，然而現(xiàn)在沒(méi)有一種可行的方案來(lái)滿足這種要求。人們普遍認(rèn)為合金回流焊溫度越接近220℃效果越好，能避免出現(xiàn)較高回流焊溫度是理想不過(guò)的，因?yàn)檫@樣能使元件的受損程度降到低，大限度減小對(duì)特殊元件的要求，同時(shí)還能將電路板變色和發(fā)生翹曲的程度降到低，并避免焊盤(pán)和導(dǎo)線過(guò)度氧化。 導(dǎo)電性好 這是電子連接的基本要求。

　   導(dǎo)熱性好 為了能散發(fā)熱能，合金必須具備快速傳熱能力。杭州PCB|杭州smt
　

        較小固液共存溫度范圍 非共晶合金會(huì)在介于液相溫度和固相溫度之間的某一溫度范圍內(nèi)凝固，大多數(shù)冶金專(zhuān)家建議將此溫度范圍控制在10℃以?xún)?nèi)，以便形成良好的焊點(diǎn)，減少缺陷。如果合金凝固溫度范圍較寬，則有可能會(huì)發(fā)生焊點(diǎn)開(kāi)裂，使設(shè)備過(guò)早損壞。
　

        低毒性 合金及其成分必須無(wú)毒，所以此項(xiàng)要求將鎘、鉈和汞排除在考慮范圍之外；有些人也要求不能采用有毒物質(zhì)所提煉的副產(chǎn)品，因而又將鉍排除在外，因?yàn)殂G主要來(lái)源于鉛提煉的副產(chǎn)品。
　

        具有良好的可焊性 在現(xiàn)有設(shè)備和免清洗型助焊劑條件下該合金應(yīng)具備充分的潤(rùn)濕度，能夠與常規(guī)免清洗焊劑一起使用。由于對(duì)波峰進(jìn)行惰性處理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性環(huán)境的使用條件要求；但就smt回流焊而言，合金好要具備在空氣下進(jìn)行回流焊的能力，因?yàn)閷?duì)回流焊爐進(jìn)行惰性處理成本較高。
　

        良好的物理特性(強(qiáng)度、拉伸度、疲勞度等) 合金必須能夠提供63Sn/37Pb所能達(dá)到的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性，而且不會(huì)在通孔器件上出現(xiàn)突起的角焊縫(特別是對(duì)固液共存溫度范圍較大的合金)。
　

        生產(chǎn)可重復(fù)性/熔點(diǎn)一致性 電子裝配工藝是一種大批量制造工藝，要求其重復(fù)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(fù)制造，或者其熔點(diǎn)在批量生產(chǎn)時(shí)由于成分變化而發(fā)生較大變化，便不能給予考慮。3種以上成分構(gòu)成的合金往往會(huì)發(fā)生分離或成分變化，使得熔點(diǎn)不能保持穩(wěn)定，合金的復(fù)雜程度越高，其發(fā)生變化的可能性就越大。
　

        焊點(diǎn)外觀 焊點(diǎn)的外觀應(yīng)與錫/鉛焊料接近，雖然這并非技術(shù)性要求，但卻是接受和實(shí)施替代方案的實(shí)際需要。
　

        供貨能力 當(dāng)試圖為業(yè)界找出某種解決方案時(shí)，一定要考慮材料是否有充足的供貨能力。從技術(shù)的角度而言，銦是一種相當(dāng)特別的材料，但是如果考慮全球范圍內(nèi)銦的供貨能力，人們很快就會(huì)將它徹底排除在考慮范圍之外。

        另外業(yè)界可能更青睞標(biāo)準(zhǔn)合金系統(tǒng)而不愿選專(zhuān)用系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)合金的獲取渠道比較寬，這樣價(jià)格會(huì)比較有競(jìng)爭(zhēng)性，而專(zhuān)用合金的供應(yīng)渠道則可能受到限制，因此材料價(jià)格會(huì)大幅提高。

　    與鉛的兼容性 由于短期之內(nèi)不會(huì)立刻全面轉(zhuǎn)型為無(wú)鉛系統(tǒng)，所以鉛可能仍會(huì)用在某些元件的端子或印刷電路板焊盤(pán)上。有些含鉛合金熔點(diǎn)非常低，會(huì)降低連接的強(qiáng)度，如某種鉍/錫/鉛合金的熔點(diǎn)只有96℃，使得焊接強(qiáng)度大為降低。

         金屬及合金選擇

         在各種候選無(wú)鉛合金中，錫(Sn)都被用作基底金屬，因?yàn)樗杀竞艿?，貨源充足，并具備理想的物理特性，如?dǎo)電/導(dǎo)熱性和潤(rùn)濕性，同時(shí)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?yàn)樗鼈兣c錫組成合金時(shí)一般會(huì)降低熔點(diǎn)，得到理想的機(jī)械、電氣和熱性能。表1列出了各種金屬的成本、密度、年生產(chǎn)能力和供貨方面的情況，另外在考察材料的供貨能力時(shí)，將用量因素加在一起作綜合考慮得出的結(jié)果會(huì)更加清晰，例如現(xiàn)在電子業(yè)界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5萬(wàn)噸左右，其中北美地區(qū)用量約為1.6萬(wàn)噸，此時(shí)只要北美有3%的裝配工廠采用含銦20%的錫/銦無(wú)鉛合金，其銦消耗量就將超過(guò)該金屬的全球生產(chǎn)能力。

        近5年來(lái)業(yè)界推出了一系列合金成分建議，?且對(duì)這些無(wú)鉛替代方案進(jìn)行了評(píng)估。備選方案總數(shù)超過(guò)75個(gè)，但是主要方案則可以歸納為不到15個(gè)。面對(duì)所有候選合金，我們采用一些技術(shù)規(guī)范將選擇縮到一個(gè)較小的范圍內(nèi)便于進(jìn)行挑選。

        銦 銦可能是降低錫合金熔點(diǎn)的有效成分，同時(shí)它還具有非常良好的物理和潤(rùn)濕性質(zhì)，但是銦非常稀有，因此大規(guī)模應(yīng)用太過(guò)昂貴?；谶@些原因，含銦合金將被排除在進(jìn)一步考慮范圍之外。雖然銦合金可能在某些特定場(chǎng)合是一個(gè)比較好的選擇，但就整個(gè)業(yè)界范圍而言則不太合適，另外差分掃描熱量測(cè)定也顯示77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔點(diǎn)很低，只有114℃，所以也不太適合某些應(yīng)用。

        鋅 鋅非常便宜，幾乎與鉛的價(jià)格相同，并且隨時(shí)可以得到，同時(shí)它在降低錫合金的熔點(diǎn)方面也具有非常高的效率。就鋅而言，其主要缺點(diǎn)在于它會(huì)與氧氣迅速發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的氧化物，在波峰焊過(guò)程中，這種反應(yīng)的結(jié)果是產(chǎn)生大量錫渣，而更嚴(yán)重的是所形成的穩(wěn)定氧化物將導(dǎo)致潤(rùn)濕性變得非常差。也許通過(guò)惰性化或特種焊劑配方可以克服這些技術(shù)障礙，但現(xiàn)在人們要求在更大的工藝范圍內(nèi)對(duì)含鋅方案進(jìn)行論證，因此鋅合金在今后考慮過(guò)程中也會(huì)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(duì)液相溫度卻沒(méi)有這樣的效果，因此可能會(huì)造成較大的固液共存溫度范圍，而凝固溫度范圍太大將導(dǎo)致焊腳提升。鉍具有非常好的潤(rùn)濕性質(zhì)和較好的物理性質(zhì)，但鉍的主要問(wèn)題是錫/鉍合金遇到鉛以后其形成的合金熔點(diǎn)會(huì)比較低，而在元件引腳或印刷電路板的焊盤(pán)上都會(huì)有鉛存在，錫/鉛/鉍的熔點(diǎn)只有96℃，很容易造成焊點(diǎn)斷裂。另外鉍的供貨能力可能會(huì)因鉛產(chǎn)量受到限制而下降，因?yàn)楝F(xiàn)在鉍主要還是從鉛的副產(chǎn)品中提煉出來(lái)，如果限制使用鉛，則鉍的產(chǎn)量將會(huì)大大減少。盡管我們也能通過(guò)直接開(kāi)采獲取鉍，但這樣成本會(huì)比較高。基于這些原因，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(gòu)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(tǒng)相比，大多數(shù)四或五金屬合金可以大幅降低固相溫度，但對(duì)降低液相溫度卻可能無(wú)所作為，因?yàn)榇蟛糠炙幕蛭褰饘俸辖鸲疾皇枪簿Р牧?，這意味著在不同的溫度下會(huì)形成不同的金相形式，其結(jié)果就是回流焊溫度不可能比簡(jiǎn)單雙金屬系統(tǒng)所需的低。

       另外一個(gè)問(wèn)題是合金成分時(shí)常會(huì)發(fā)生變動(dòng)，因此熔點(diǎn)也會(huì)變，這在四或五金屬合金中會(huì)經(jīng)常遇到。由三種金屬組成的合金很難在焊錫膏內(nèi)的錫粉中實(shí)現(xiàn)“同批”和“逐批”一致，在四種和五種金屬組成的合金中實(shí)現(xiàn)同樣的一致性其復(fù)雜和困難程度更大。

        所以多元合金將被排除在進(jìn)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(tǒng)更好的特性。但就目前來(lái)看，業(yè)界還沒(méi)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(wú)論在成本上還是性能上)。

        列出一些主要無(wú)鉛替代方案，以及終選用或不選用的原因，表中包括了單位重量?jī)r(jià)格、單位體積價(jià)格(對(duì)焊錫膏而言單位體積價(jià)格更具成本意義)以及熔點(diǎn)等信息，這些合金按照其液相溫度遞增順序排列?，F(xiàn)根據(jù)每種焊接應(yīng)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(jī)器焊接)。

       對(duì)波峰焊用焊條的要求包括：a. 能在高260℃錫爐溫度下進(jìn)行連續(xù)焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、橋接等)少；c. 成本盡可能低；d. 不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多焊渣。

        結(jié)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(jié)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成為波峰焊佳候選方案。

        手工焊用錫線的要求與上面焊條應(yīng)用非常相似，成本考慮仍然居于優(yōu)先地位，同時(shí)也要求能夠提供較好的潤(rùn)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(jìn)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?yàn)榻饘俪杀驹谑褂煤稿a膏的制造流程總成本中所占比重較少，選擇焊錫膏合金的主要要求是盡量降低回流焊溫度?？疾毂碇兴泻辖?，可以發(fā)現(xiàn)液相溫度低的是95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu(熔點(diǎn)217～218℃)和96.5Sn/3.5Ag(熔點(diǎn)221℃)。

        這兩種合金都是較為合適的選擇并各具特點(diǎn)，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(xiàn)出更強(qiáng)的一致性和可重復(fù)制造性，并已在電子業(yè)界應(yīng)用多年，一直保持很好的可靠性。有些主要跨公司已經(jīng)選擇共晶Sn/Ag合金進(jìn)行評(píng)估作為無(wú)鉛替代方案，大多數(shù)大型跨公司也開(kāi)始對(duì)Sn/Ag/Cu合金作初步高級(jí)測(cè)試。

       實(shí)測(cè)評(píng)估結(jié)果

       波峰焊評(píng)測(cè) 將99.3Sn/0.7Cu合金裝入標(biāo)準(zhǔn)Electrovert Econopak Plus波峰焊機(jī)進(jìn)行測(cè)試，這種波峰焊機(jī)配備有USI超聲波助焊劑噴涂系統(tǒng)、Vectaheat對(duì)流式預(yù)熱和“A”波CoN2tour惰性系統(tǒng)。測(cè)試在兩種無(wú)鉛印刷電路板上進(jìn)行：帶OSP涂層的裸銅板和采用浸銀拋光的裸銅板(Alpha標(biāo)準(zhǔn))，兩種電路板都采用固態(tài)含量2%且不含VOC的免清洗助焊劑(NR300A2)。另外作為對(duì)照，將同樣的電路板在相同設(shè)備上采用相同條件進(jìn)行焊接，只是焊料用傳統(tǒng)63Sn/37Pb合金。

       通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論：

　   如果采用99.3Sn/0.7Cu合金，則有必要對(duì)波峰焊機(jī)進(jìn)行惰性處理以確保得到適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕度，但不需要對(duì)波峰焊機(jī)或風(fēng)道進(jìn)行完全惰性處理，用CoN2tour公司的邊界惰性焊接系統(tǒng)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(méi)有區(qū)別，焊點(diǎn)的光亮程度、焊點(diǎn)成型、焊盤(pán)潤(rùn)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(xiàn)象較少，但由于測(cè)試的條件有限，因此對(duì)這一點(diǎn)還需要作更進(jìn)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(méi)有問(wèn)題。
　

        采用Sn/Cu合金的幾個(gè)星期內(nèi)銅的含量沒(méi)有發(fā)生變化，之所以關(guān)注這一問(wèn)題，是因?yàn)殂~在錫中的溶解度很低，而且與溫度有很大關(guān)系。在大批量生產(chǎn)中，電路板的銅吸收情況與用Sn/Pb合金時(shí)相同。
印制和回流焊評(píng)測(cè) 針對(duì)Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金開(kāi)發(fā)了一種新的助焊劑，以便在更高回流焊溫度下得到較好的潤(rùn)濕效果，因?yàn)榛亓骱笢囟容^高時(shí)(比常規(guī)回流焊溫度高20℃)要求助焊劑中的活性劑應(yīng)具備更高的熱穩(wěn)定性。另外如果在空氣中工作，回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(duì)高溫要有很強(qiáng)的承受能力。在95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金中使用UP系列焊錫膏時(shí)，即使空氣溫度達(dá)到240℃，它也不會(huì)變?yōu)樽厣蜱晟?/p>

        UP系列焊錫膏在印刷測(cè)試中表現(xiàn)非常好，測(cè)試時(shí)采用的是MPM UP2000印刷機(jī)，印刷條件包括6mil厚激光切割網(wǎng)板、印刷速度25mm/秒、網(wǎng)板開(kāi)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(xiàn)出良好的脫模性能。另外這種焊錫膏在中止印刷后(停放超過(guò)一小時(shí))再開(kāi)始使用時(shí)無(wú)需進(jìn)行攪拌，其網(wǎng)板使用壽命在8小時(shí)以上，粘性也可保持8小時(shí)。

        回流焊采用Electrovert Omniflo七溫區(qū)回焊爐，在空氣環(huán)境下進(jìn)行焊接?；睾盖€如圖1，從圖中可看出溫度在200秒時(shí)間里以近似線性的速率上升到240℃，溫度高于熔點(diǎn)(221℃)的時(shí)間為45秒。

       得出結(jié)論如下：

　   UP系列焊錫膏95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu 88-3-M13表現(xiàn)出良好的印刷性。
　

       無(wú)鉛焊錫膏能提供良好的粘力且能保持足夠的時(shí)間。
　

       對(duì)測(cè)試板而言，95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金所需的240℃高溫度是可以接受的。
　

       回流焊無(wú)需氮?dú)庖材苋〉煤芎眯Ч?br /> 　

       焊點(diǎn)光亮度好，與標(biāo)準(zhǔn)Sn/Pb合金相同。
　

       助焊劑殘留物外觀(顏色及透明度)比采用Sn/Pb合金及普通助焊劑在標(biāo)準(zhǔn)熱風(fēng)回流焊(峰值溫度220℃，高于183℃的時(shí)間為45秒)后的情形好得多。
　

       潤(rùn)濕和擴(kuò)散特性與Sn/Pb標(biāo)準(zhǔn)合金相同。
　

       當(dāng)使用沒(méi)有阻焊膜的裸FR-4板子時(shí)，過(guò)高的回流焊溫度會(huì)使線路板出現(xiàn)嚴(yán)重變色(變深)，淺綠色阻焊膜會(huì)使變色看起來(lái)較輕，中/深綠色阻焊膜則使變色基本上看不出來(lái)。
有些元件經(jīng)高溫回流焊后會(huì)出現(xiàn)變色和氧化跡象，將這種無(wú)鉛焊料用于兩面都有表面安裝器件的電路板上時(shí)，建議在回流焊后再安裝需作波峰焊接的底面SMD器件，以免過(guò)度受熱影響可焊性。
　

       用UP系列96.5Sn/3.5Ag合金進(jìn)行的測(cè)試所獲結(jié)果相似，只是回流溫度提高了3～5℃。
其它特性

       選擇一種簡(jiǎn)單普通二元合金的大好處在于它已經(jīng)完成了大量測(cè)試且已被廣泛接受，如96.5Sn/3.5Ag合金已在某些電子領(lǐng)域應(yīng)用了很長(zhǎng)的時(shí)間。95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu現(xiàn)正接受同樣嚴(yán)格的測(cè)試，并在一些地方顯示出非常相似的性能和優(yōu)點(diǎn)。

       福特汽車(chē)公司對(duì)使用Sn/Ag合金的測(cè)試板和實(shí)際電子組件進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)(-40℃～140℃)，已完成全面熱疲勞測(cè)試研究，另外他們還將無(wú)鉛組件用于整車(chē)中，測(cè)試結(jié)果顯示Sn/Ag合金的可靠性與Sn/Pb合金相差無(wú)幾甚至更好。摩托羅拉公司也已經(jīng)完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的熱循環(huán)和振動(dòng)研究，測(cè)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(lèi)似的結(jié)論。

        根據(jù)研究結(jié)果，Sn/Ag和Sn/Pb在導(dǎo)電性、表面張力、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù)等各方面所取得結(jié)果大致相當(dāng)(見(jiàn)表3)。

      本文結(jié)論

      通過(guò)上述討論，我們可以得到一個(gè)實(shí)際可行的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)鉛焊接工藝，其基本內(nèi)容包括：

      對(duì)焊錫膏應(yīng)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(duì)波峰焊應(yīng)用而言，焊錫條可使用99.3Sn/0.7Cu合金。
　

       對(duì)手工/機(jī)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(dá)到研究無(wú)鉛替代方案工程師們所確定的每項(xiàng)目標(biāo)，但基本上能令人滿意，該方案大限制在于96.5Sn/3.5Ag合金所要求的回流焊溫度比Sn/Pb合金的要高20～30℃，因此回流焊對(duì)元件的要求也有所提高。元器件供應(yīng)商應(yīng)與電子裝配廠密切合作以解決高溫回流焊帶來(lái)的種種問(wèn)題。

      隨著新技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)還會(huì)有更多更好的替代方案推出，這里討論的系統(tǒng)大價(jià)值在于其它復(fù)雜系統(tǒng)可以根據(jù)它提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照比較。在考察更加復(fù)雜的系統(tǒng)之前，應(yīng)多問(wèn)下面一些可以定量回答的問(wèn)題：

      焊錫膏

      1. 新的合金系統(tǒng)是否能將回流焊溫度降至與Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金低回流焊溫度為240℃，而95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金的低回流焊溫度則為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(méi)有技術(shù)參數(shù)限制？各材料在技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)變化時(shí)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(gè)更貴？

      2. 合金是否具有Sn/Cu合金所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)？

      為什么要采用無(wú)鉛方案？

      在談?wù)摻】岛桶踩珕?wèn)題時(shí)，人們一般考慮兩個(gè)因素??危害和危險(xiǎn)。危害是指某物質(zhì)存在毒性以及食入、吸入或吸收后對(duì)人體的影響，危險(xiǎn)更多是指采取正確預(yù)防措施后材料的安全性或者危害發(fā)生的可能性。

      鉛是一種有毒物質(zhì)，人體吸收了過(guò)量的鉛會(huì)引起鉛中毒，攝入低劑量的鉛則可能對(duì)人的智力、神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成影響。在評(píng)定鉛的危險(xiǎn)性時(shí)，通常是通過(guò)調(diào)查飲食或呼吸攝入的可能性。就電子業(yè)而言，一般正常條件下鉛不會(huì)達(dá)到使其氣化的溫度，因此這方面的危險(xiǎn)無(wú)法定量測(cè)出，只能通過(guò)監(jiān)測(cè)確定。

      可以采用一些簡(jiǎn)單的預(yù)防措施，包括在保養(yǎng)波峰焊錫爐和清理殘?jiān)鼤r(shí)戴上面罩，在有鉛區(qū)域禁止抽煙，盡可能減少在工作區(qū)攝入鉛的可能性。另外當(dāng)接觸焊錫膏、焊條、焊線等含鉛物體后，務(wù)必在吃飯、飲水和抽煙之前清洗雙手，徹底消除攝入鉛的可能途徑。

      一般地說(shuō)，從鉛吸收來(lái)源來(lái)看食入鉛的危險(xiǎn)要高于呼吸吸入，所以應(yīng)強(qiáng)調(diào)養(yǎng)成良好衛(wèi)生習(xí)慣的重要性，在含鉛的區(qū)域嚴(yán)禁飲食和抽煙以將危險(xiǎn)降到低。事實(shí)證明，只要采取了正確的預(yù)防措施，在工作場(chǎng)所使用鉛還是相對(duì)較為安全的。

       既然在電子工業(yè)中使用鉛的危險(xiǎn)如此之小，那么人們?yōu)槭裁催€在考慮徹底消除鉛的使用呢？其實(shí)主要的擔(dān)心是含鉛材料的處置問(wèn)題，如印刷線路板等。之所以有這種擔(dān)心，是因?yàn)槟切┍蛔鳛槔幚淼膹U印刷電路板在埋入地下后，其中所含的鉛可能會(huì)從電路板滲出進(jìn)入地下水，繼而流入我們的飲用水之中。

        目前存在一些技術(shù)爭(zhēng)論，主要圍繞鉛從PCB滲出的可能性以及飲用水可接受的含鉛量(如果確實(shí)含鉛)應(yīng)該低于多少。

       無(wú)鉛立法是否即將出臺(tái)？

       立法過(guò)程的政策性很強(qiáng)，因此很難預(yù)知，例如目前美會(huì)就尚未采取積極的立法措施來(lái)限制在電子工業(yè)中使用鉛。由于電子業(yè)所用的鉛在人類(lèi)鉛使用總量中僅占非常小的份額，而且電子業(yè)在民生產(chǎn)總值中所占比例非常重要并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此對(duì)電子工業(yè)限制用鉛會(huì)遇到很大阻力。此外所有無(wú)鉛焊料的替代品都會(huì)增加電子制造成本，一些地區(qū)關(guān)于無(wú)鉛焊料的研究還沒(méi)有開(kāi)始，所以從某種意義上說(shuō)對(duì)此的立法可能會(huì)削弱本電子制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

        歐洲則在推動(dòng)無(wú)鉛立法上采取了更為積極的態(tài)度，歐盟計(jì)劃進(jìn)行一項(xiàng)投票表決，要求2004年1月之前在除車(chē)用和某些特殊場(chǎng)合之外的所有電子產(chǎn)品中禁止用鉛，荷蘭和瑞士則早已實(shí)施了有關(guān)電子廢料的法令。

        亞洲方面已有家就電子廢料的回收利用問(wèn)題發(fā)表聲明。日本電子產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)和日本電子封裝研究所在1998年1月制定了無(wú)鉛方案的研究原則與計(jì)劃，有些OEM廠商已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出回收利用方法，索尼、東芝、松下、日立和NEC等大公司也已承諾將遵守日本的法律，于2001年在某些電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛化。

       電子業(yè)是否正在實(shí)施無(wú)鉛工藝？

       許多跨電子公司已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)無(wú)鉛技術(shù)項(xiàng)目，對(duì)無(wú)鉛替代方案進(jìn)行評(píng)估，以做好準(zhǔn)備在限制性法律生效后實(shí)施無(wú)鉛系統(tǒng)方案。

       也有許多公司將實(shí)施無(wú)鉛工藝作為一種營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略，他們希望在營(yíng)銷(xiāo)過(guò)程中將其電子產(chǎn)品作為無(wú)鉛和環(huán)保產(chǎn)品進(jìn)行宣傳。

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