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无铅技术的发展和对中国SMT界的影响大观

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-12-09  浏览次数:334

    无铅在DFM和外观检验上的影响

    无铅焊料在焊接特性(如润湿性等)和含铅有所差异,如果要很好的处理工艺,在DFM规范上也必须有所改变。例如回流中“立碑”、“气孔”等现象以及波峰焊接中的“阴影”现象,在无铅焊接技术中会较严重,如果通过DFM的修改配合,可以很好的预防和解决这类问题。

    在DFM中的焊盘和钢网设计部分,由于和焊接工艺密切相关,无铅的出现因此也带来一些影响。此外,一些检查标准,包括MVI和AOI等,也都会有些改变。这是因为无铅焊点的表面状况(光滑度和润湿度)都没有含铅焊点的理想(但不表示有质量问题),所以检验标准也应该给于修改。

    无铅在组装设备上的影响

    作为支持工艺的设备,主要是在回流炉和波峰焊接炉方面,也因为工艺窗口的缩小而受到影响。基本上是对其工艺控制能力的要求提高了。例如回流炉子的高温能力、加热效率和冷却控制等,以及波峰炉子的预热能力,以及第一波设计和控制等,都必须有较好的表现。而除了工艺能力外,炉子中和无铅锡有直接接触的部分也必须采用适当的材料来抗其腐蚀性。对炉子制造商来说,提高加热温度和采用不同的熔锡槽材料是无铅技术的改革重点。目前推出的炉子,许多都表示可以支持无铅技术。而这所谓能支持无铅技术,很多也就是说能够提供更高的温度以及采用抗腐蚀材料而已。对于更好处理缩小的工艺窗口的加热效率等等特性则未必有改进措施。我曾对两类炉子进行测试,发现其加热方面的工艺能力,其实和上一代含铅技术的型号并没有改变,甚至更不理想的,是在增加后的高温部分,能力还不如原先的(注三)。了解设备真正能力对用户十分重要,这是用户所必须给于注意的。

    无铅技术上的总体状况

    无铅技术自研发以来,目前对于民用家电以及一些不牵涉人命安全的电子产品上,已经算是门可以被大量使用的技术。焊料上的选择虽然还属于复杂,业界要达至认同善需要一些努力,但趋势已经逐步形成,供应也开始普及。PCB无铅化技术也已可行。器件无铅化,虽然结果尚未及无铅技术理想,暂无法在成本、质量、工艺各方面找到单一优化的选择。但工艺和质量水平已经基本被业界接受,无铅器件供应也逐步普及。设备方面,受到主要挑战的焊接设备,情况类似器件,虽然还有待改善,但基本能力已有。质量认证方面,在较温和测试条件(温度范围在0~100oC之间)下,大多数无铅技术在大部分测试特性的表现下可比美含铅技术,甚至有些表现还更好。不过有关产品长期寿命方面的认证,虽然已经有相当的信心,还有待更多的研究以及实际使用观察来确定。例如除去铅后高锡含量的金属须(或称金属针)问题还没有真正有效的解决方法。所以在高质量要求,或关系到人命安全的产品上,无铅技术的使用仍然需要进一步研究决定。而对于寿命要求不太高的家电或民用产品,则无铅基本被认为是可行的技术。 $Page_Split$

    无铅技术在商业上的影响

    无铅技术的推动,目前已不再纯属环保考虑,而是包含了相当成分的经济和商务意义。无铅技术发展的较好以及能力较强的国家地区,已意识到它可以成为有理的贸易壁垒。而由于无铅技术所需要的是整体供应、工艺、设备等的系统性,谁能够较好的掌握和建立这系统性,对谁就有较好的竞争能力。

    和当时Flip-Chip技术的开发一样,企业们为了在新技术上多占些甜头,纷纷为其科研结果申请专利。不过由于有了以往的经验,“通用”和“普及”性已成为另外一个业界所关注到的重要特性。在这认识下出现了一个有趣的现象。就是以往的“专利”政策的失利。无铅技术的发展焦点在于焊料技术,因此初期许多研究都起于焊料的研究。可用的焊料合金种类很多,各有好坏。而各个开发商为了确保本身的利益,纷纷对其研究成果申请专利。然而,为了避免采购风险,业界在后期的推动和推荐材料工作上,认同采取了不采用“专利”配方作为其中一个考虑点的做法。

    无铅的加工成本会较含铅来得高,但所幸增长不算多。技术和环保虽然重要,但电子业界中价格仍然是个最重要的竞争武器。谁能将无铅转换的成本透明化,谁就较具有竞争力。所以无铅的出现,也给业界带来一次成本重整的机会。

    无铅技术推行的问题

    推行无铅技术的用户将会遇到几个方面的难处。

    1.众多的材料的组合和选择要求用户对各种材料技术有足够的了解。但众多的可能组合以及有限的实验报告资料无法很好协助用户做出仔细精确的判断;

    2.无铅技术在技术以及技术和管理的整合做法上更加重要,但作为业界引进这门技术主要资源和依赖的供应商,一般缺乏提供技术整合上的协助。这包括一些已集团形式出现在市场的供应商在内。其整合做法较偏向于商务方面而非技术及管理上的整合;

    3.大多数的用户都没有意识、计划或能力投入在无铅技术质量方面的研发工作,而业界提供这方面服务的机构,在相对用户素质和数量的质和量上都还缺乏,无法有效的降低无铅的质量风险;

    4.过渡期的管理和技术应用将是个大问题。由于无铅和含铅并不完全兼容,而产品设计工作,以及供应市场上并不可能做到同时的技术切换,同时使用无铅和含铅技术的情况是存在的,如何使这两种并不完全兼容的技术同时存在是个管理和技术应用上必须小心处理的;

    5.工艺能力的掌握。无铅工艺的窗口,尤其在必须很好的照顾产品寿命的情况下,较含铅技术小了许多。这就要求用户对工艺的掌握以及质量管理上有更细腻的做法。

 
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