本文介绍,一个英国的专家小组在日本考查无铅工艺的报告,值得我们借鉴。
无铅中有什么新的东西?
在二月份我与七个工程师的小组去日本旅行,访问了许多为我们工业提供电子产品的主要供货商和生产商。代表团访问了 Sony, Panasonic/Matsushita, NEC, Denso, TDK, Senju, Koki 和 METI 政府机关,以获取立法、无铅材料发展、商业产品和现在使用的装配工艺的状态。讨论了许多问题:
- 立法与环境问题
- 焊接材料的生产与世界范围的销售
- 装配设备设计与制造
- 装配工艺与合约制造
- 无铅研究与可靠性问题
- 检查和质量控制
小组成员将在全英国的研讨会上提出有关在日本公司内无铅装配的现实状况的报告。这些研讨会,与伴随的报告,将覆盖在整个世界范围内企图适应日本对无铅产品过于进取的实施的那些公司所面临的问题。以下是从报告中节录的一个章节。
印刷电路板设计规则
对于无铅装配与焊接,没有特殊的设计规则或设计变化在日本广泛实施。作了一些修改来克服诸如圆脚失效的工艺缺陷,或将板的设计调整到替代的焊接工艺。
日本的产品一直总是设计的很好适应制造工艺 - 这种情况有许多年了。实施了许多消除焊接缺陷的设计方法。这些方法是必要的,因为在这个市场上有大规模的消费产品的生产。虽然日本产品传统上是为消费与电讯市场生产,但是许多可制造设计 (DFM, Design for Manufacturing) 规则可使所有的电子产品受益。消除焊接短路的排泄焊盘 (drainage pad) 的使用、消除焊接点破裂的窄焊盘 (narrow pad) 的使用、和在波峰焊接系统的允许中心板支持的禁区都是在日本电路板上常见的,但在欧洲和美国则较少见。
用于减少焊锡焊脚失效的唯一特殊设计变化是电路板上可焊接焊盘尺寸的变化。该变化是通过使用阻焊 (resist) 界定的焊盘来达到的,这里阻焊图形交迭焊盘表面。
图一:阻焊层图形变化以克服焊脚失效。
图一显示该设计规则变化前后的一个例子。它显示使用阻焊层开口来界定焊盘表面的变化。代表团研讨会之后,在英国大使馆举行的初次圆桌讨论会上, Sony, Panasonic 和 Toshiba 特别强调这个减少焊脚失效的技术,但在访问期间只有 Sony 再次强调。
通过减少在板的顶面焊盘表面积,焊脚的扩展范围减少;这种焊脚没有增加太多的焊点强度。在传统的设计规则情况中,常见到焊锡没有完全湿润在顶部焊盘表面,也导致外观的缺陷。通过减少焊盘表面积,它使得比较容易达到对这个缩小的焊盘表面积的完全覆盖。
虽然不是特别与板的布局有关,但是对模板的设计进行了修改。例如, SONY 采用多印 (over print) 或增加修改的开孔,来保证锡膏将完全湿润焊盘的表面。许多日本公司正企图完全覆盖表面贴装焊盘,但是在欧洲和美国,在诸如金、铜 OSP( 有机可焊性保护层 ) 和银等选择性的印刷电路板 (PCB) 最终表面涂层上,经常在回流 (reflow) 后看到基础涂层。