我们在这个系列的第一部分讨论了在发展公司自己的可制造性设计(DfM)环境时,在可制造性设计方面的常见问题和表面处理问题。我们在第二部分深入研究了无铅产品的层压材料和可靠性问题。本文重点讨论与元件有关的问题。
随着再流焊温度的提高,如果封装材料没有改变,无铅元件的湿度敏感度(MSL)将降低两个等级。为了减少在重新设计封装以及在材料上的重复投资,一些元件供应商改变了引脚的表面处理,但没有改变供封装使用的塑料材料。这种办法把元件对湿度的敏感度下降了1至2个等级。
在选择元件时,设计人员首先必须检查元件,保证它们能够承受较高的无铅再流焊温度,不仅如此,还要注意元件对湿度的敏感度应保持在四级或者更低一个等级。因为干燥剂包装的密封层一旦有破损,那么卷带或者料盘上的所有元件都必须用完,特别是在种类多、数量少的情況下,因此,湿度敏感度一旦超过三级就会在制造过程中遇到比较多的限制。
因为波峰焊的推荐温度是245°C,所以最常用的办法是用胶固定住表面贴装片式电阻器、电容器、二极管、SOT和SOIC,然后再进行波峰焊。用于无铅焊接的波峰焊锡锅的温度大多在260°C或者更高。如果必须先用胶固定好这类元件然后再进行波峰焊,就必须保证它们能够经受得住波峰焊锡炉的高温,不会裂开。无铅电容器在波峰焊时要十分小心,因为它们特别容易裂开。在选择供应商添加到审定的材料清单(AML)上时,必须进行风险评估。你必须时刻注意无铅元件是否有货供应。
可以趁着无铅元件的选择减少独特元件的数量。例如,没有必要使用六十种类型各异、尺寸和规格不同的电容器或者电阻器。那么,为什么不減少元件的种类,在采购上实现杠杆效应,从而減少元件的成本,并且減少供料器的种类和设定,从而降低制造成本呢?
在选择元件时还存在向后兼容和向前兼容的问题。向后兼容指的是大部分元件是锡铅元件,只有少部分元件是无铅的。向前兼容与此恰好相反,几乎所有元件都是无铅的,只有少量的锡铅元件。不管是哪一种情况,当使用不同的加热方法焊接元件时,都会有问题。我们目前正处于从锡铅向无铅组装过渡的阶段,所以这两种问题都存在。那么,这个过渡阶段还要持续多久呢?除非有一些公司因为没有严格遵守RoHS和WEEE法规而受到严惩,否则按照目前的情况看,这个阶段可能还需要两年时间。