电子产品无铅化组装必须关注的问题

时间：2018-05-31

在电子产品生产中，全面实施有铅向无铅的转换，是一项复杂的系统工程。它涉及组装用的各类材料、电子元器件、PCB、工具、工艺装备、质量控制、可靠性和失效模式、生产和计划管理、环保要求、市场需要等诸多要素的调谐和配合。由于各相关部门对实施无铅化的时间表不尽相同，技术上也存在着尚待深入研究的领域，不同地区市场需要也存在着明显的差异……这一切都使得转换过程变得更为复杂。
   无铅化对我国电子制程企业来说，是一次技术实力和管理能力的挑战。随着“绿色设计和绿色制造”日益成为企业提高竞争力、改变企业形象和扩大市场份额的有效手段，加快无铅制程的转型，实现无铅化已成为我国电子制程产业与国际化接轨的一条必由之路。
   RoHS工业量产化驱动，首先要指定相应的实施策略与方法，特别要加强对无铅量产化过程中一些技术质量问题的预测。
（1）与Sn-3-7pb共晶合金相比，sn-Ag-Cu钎料的熔点更高、湿润性更差。更高的再流温度给电子制程工艺及供应链带来了一系列的问题与变数。
（2）充分了解无铅钎料替换对制造工艺的影响。其中一些需要深入调查与了解的问题可分为以下几类。
   1) 设计
      pCB设计/布局
      工具/夹具设计
   2) PCB、元器件与消耗品；
       PCB层压材料的选择；
     PCB表面处理工艺；
      无铅组装工艺条件下的元器件有效性与重新审核；
      无铅钎料合金选择；
      对所选无铅钎料合金的可靠性研究；
      无铅焊膏的选择；
      无铅钎料棒的选择；
      无铅波峰焊剂的选择；
      无铅返修材料的选择；
      兼容性管理（向后及向前）。
   3) 工艺；
      再流焊接工艺(对再流焊接温度曲线的要求、工艺窗口的大小)；
      波峰焊接工艺（对波峰焊接温度曲线的要求、无铅钎；料槽的维护）；
      返修工艺(对返修温度曲线的要求)。
   4)设备
      无铅工艺对再流炉、波峰焊设备和返维修设备的影响；
      无铅制造工艺中的设备能力，在钎料中允许污染的容限；
        对测试与检测设备及程序的影响。
    5)质量
       产品质量标准于有铅时的差异化，可能会遇到的焊接缺陷，接受与拒绝的标准；
       切换到无铅工艺后的缺陷率水平；
       可靠性的变化；
    6)成本
       制程材料成本是否会增加；
       由更高温度所引起的能耗增加，对于总体制造成本的影响；
       由无铅工艺可能导致的不良产品的增加对成本影响。
       现代电子产品组装由无铅转换过程中的核心就是焊接技术的转换。现代电子装联焊接技术由有铅向无铅的装换，不仅使一类材料被另一类材料的简单替代；也不仅是温度从240℃到260℃的简单演变；更不仅是长期可靠性的简单确认。这种转换是广泛的、系统的、深入的对制程的可行性和测试的确认。如果一种工艺不能高效地生产出符合质量要求的产品且保持可控，那么这种工艺就是不可行的。理解无铅焊接生产过程是怎样影响到产品性能、产能和工艺控制的，这才是其转换工作的核心内容。
      从材料角度看，影响无铅焊接效果的要素是无铅钎料合金、无铅助焊剂、无铅焊膏的合理选择，元器件和PCB对无铅焊接高温的适应能力，以及元器件焊端、PCB焊盘可焊性保护涂覆层的适配能力。