線路板制成組件是無鉛化關(guān)鍵環(huán)節(jié)

電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所可靠性研究分析中心副主任羅道軍

我們知道在行業(yè)中，錫鉛焊料是非常重要的材料。然而由于中國《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》(以下簡稱“中國RoHS”)以及相關(guān)環(huán)保法規(guī)的實施，含有鉛等6種有害物質(zhì)的材料或工藝都將被禁止使用，錫鉛焊料中由于含有高含量的鉛而將被逐步禁止使用。在電子電器制造業(yè)，從材料到元器件到組件再到整機設(shè)備，上下游關(guān)聯(lián)緊密，而向無鉛化轉(zhuǎn)換的過程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是線路板制成組件環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，無鉛焊錫帶來三個難點，一是熔點溫度升高，會導(dǎo)致熱的損傷；二是由于零部件的耐熱問題導(dǎo)致了工藝窗口非常小，工藝控制不當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量就會下降；三是材料的低濕潤性使得無鉛材料質(zhì)量會下降。

無鉛化的實施涉及焊料、助焊劑、PCB(印制電路板)、元器件、設(shè)備以及工藝、質(zhì)量與可靠性等諸多的環(huán)節(jié)，如果沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必然導(dǎo)致整個行業(yè)的成本增加，也會造成產(chǎn)業(yè)鏈銜接的混亂。

為了配合中國RoHS的實施，在原信息產(chǎn)業(yè)部成立“電子信息產(chǎn)品污染控制標(biāo)準(zhǔn)工作組”之初，業(yè)界就分別成立了“限量與檢測”、“標(biāo)志與認(rèn)證”與“無鉛焊接”等3個標(biāo)準(zhǔn)起草組。第一批立項要起草的標(biāo)準(zhǔn)有5個，即《無鉛焊料——化學(xué)成分與形態(tài)》、《焊錫膏通用技術(shù)要求》、《無鉛焊接用助焊劑》、《電子焊接用錫合金粉》與《無鉛焊料試驗方法》(含熔化溫度、機械拉伸、擴展、潤濕性、焊點拉伸與剪切、QFP(小型方塊平面封裝)引線焊點45度拉伸、片式元件焊點剪切、焊料動態(tài)氧化出渣量的測試方法等8個無鉛焊料或焊點的試驗方法)。無鉛焊接標(biāo)準(zhǔn)自2004年開始起草至今一直沒有出臺，主要原因在于兩個方面：一是標(biāo)準(zhǔn)中所列的無鉛合金有不少主流的無鉛焊料都是受專利保護的，如果貿(mào)然寫入標(biāo)準(zhǔn)可能給用戶帶來風(fēng)險；二是由不同單位承擔(dān)的5個標(biāo)準(zhǔn)之間一直缺乏協(xié)調(diào)性和有機的聯(lián)系，如果出臺必然造成業(yè)界的困擾和使用不便。經(jīng)過大家的共同努力和協(xié)商，目前的標(biāo)準(zhǔn)已基本完成并通過了專家審定會的審定，已經(jīng)向業(yè)界公示。

《無鉛焊料——化學(xué)成分與形態(tài)》是無鉛化基礎(chǔ)的材料標(biāo)準(zhǔn)，其中包括了23種合金焊料，涵蓋了常見的錫銀、錫銅、錫銀銅、錫鋅、錫鉍、錫銻等系列的常用合金。但需要注意的是，其中某些合金有專利權(quán)問題?！稛o鉛焊接用助焊劑》則規(guī)定了配套無鉛焊料使用的助焊劑材料的標(biāo)志、分類、規(guī)格、測試方法、性能與可靠性指標(biāo)等，其中特別根據(jù)無鉛工藝的特點研究改進(jìn)了助焊性能的評價和測試方法?！峨娮雍附佑缅a合金粉》標(biāo)準(zhǔn)則是專門根據(jù)無鉛SMT(表面貼裝)焊錫膏要求而規(guī)定了焊錫粉的技術(shù)要求與測試方法。嚴(yán)格來講，焊錫粉只不過是焊料中的一個不同形態(tài)的粉末焊料而已，在國外的標(biāo)準(zhǔn)中都是將其并入焊料的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中，不單獨制定?！逗稿a膏通用技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)針對無鉛化的特點在原標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂，內(nèi)容包括有鉛和無鉛部分，主要規(guī)定了焊錫膏的標(biāo)志、規(guī)格與技術(shù)要求、測試方法等。《無鉛焊料試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8個測試方法，包括無鉛焊料的熔點測試、擴展率測試、潤濕性測試、機械性能測試、焊點拉伸與剪切強度測試、QFP焊點45度角拉伸強度測試、片式元件焊點剪切測試、無鉛抗氧化特性評價等。