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r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p少元件的种类，在采购上实现杠杆效应，从而p少元件的成本，并且p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。

考虑到向后兼容，我们不能够用较高的再流焊温度来焊接少数几个无铅元件，因为大部分元件是锡铅元件，很可能会对它们产生不利影响。许多公司为了兼顾这两种元件的要求，使用一个介于二者之间的再流焊最高温度——228°C。这个温度是可以接受的，但是一些BGA焊球可能会]有完全焊好，因而人们会担心一些焊点的可靠性。在向后兼容的情r下，有一些公司似乎把所有元件都当成是无铅的，使用240°C的再流焊最高温度。对于大部分锡铅元件，这样做是很危险的，但是如果用锡铅波峰焊锡炉来焊接插装无铅元件，就不会有问题。如果不是无铅BGA，用锡铅焊膏来焊接无铅元件，就不会产生严重的问题。

 

在向前兼容方面，用于大多数无铅元件的无铅再流焊温度曲线可能会损坏锡铅元件。在向前兼容的情r下，使用锡铅BGA将会产生大量的空洞，这是因为BGA焊球是最后凝固的，因此所有无铅助焊剂挥发物都会到它那里。不属于BGA的锡铅元件不会影响焊点的可靠性，但是会污染无铅波峰焊锡炉。

 

设计人员应当避免出现向后兼容和向前兼容的情r。但是如果设计人员找不到合适的解决办法，制造工程师就必须在工艺方面解决这个问题。一个办法是使用折中的温度曲线，这样不仅保持了焊点本身的可靠性又符合RoHS法规的要求。

 

如果一块电路板上既有锡铅元件又有无铅元件，可以用选择性激光焊接实现用适当的再流焊温度曲线来焊接大部分元件。在向后兼容的情r下，用选择性激光焊接技术可以用比较高的再流焊最高温度焊接无铅BGA，在向前兼容的情r下，它可以用比较低的再流焊最高温度来焊接锡铅BGA。之所以可以这样做，是因为可以在适当的温度下有选择地焊接少数元件，不论它们是锡铅元件还是无铅元件，也不论他们是表面贴装元件还是插装元件。

 

结论

在对流系统中，用氮气来焊接锡铅元件是很常见的。氮气打开了对温度敏感的元件的工艺窗口，也就是指再流焊最高温度（PRT）和温度高于液相线的时间（TAL）。使用氮气时，再流焊最高温度可以比较高，而温度高于液相线的时间较短，或者再流焊最高温度比较低，而温度高于液相线的时间较长。

 

作者简介

Ray Prasad是SMT杂志顾问，《表面贴装技术：原理与实践》的作者。他是Ray Prasad顾问集团的创k人。电话：（1）503-332-3215；电子邮件：smtsolver@aol.com。