線路板制成組件是無(wú)鉛化關(guān)鍵環(huán)節(jié)

電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)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(guó)《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)RoHS”)以及相關(guān)環(huán)保法規(guī)的實(shí)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(jī)設(shè)備，上下游關(guān)聯(lián)緊密，而向無(wú)鉛化轉(zhuǎn)換的過(guò)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(wú)鉛焊錫帶來(lái)三個(gè)難點(diǎn)，一是熔點(diǎn)溫度升高，會(huì)導(dǎo)致熱的損傷；二是由于零部件的耐熱問(wèn)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(huì)下降；三是材料的低濕潤(rùn)性使得無(wú)鉛材料質(zhì)量會(huì)下降。

無(wú)鉛化的實(shí)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(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必然導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)的成本增加，也會(huì)造成產(chǎn)業(yè)鏈銜接的混亂。

為了配合中國(guó)RoHS的實(shí)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(cè)”、“標(biāo)志與認(rèn)證”與“無(wú)鉛焊接”等3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)起草組。第一批立項(xiàng)要起草的標(biāo)準(zhǔn)有5個(gè)，即《無(wú)鉛焊料——化學(xué)成分與形態(tài)》、《焊錫膏通用技術(shù)要求》、《無(wú)鉛焊接用助焊劑》、《電子焊接用錫合金粉》與《無(wú)鉛焊料試驗(yàn)方法》(含熔化溫度、機(jī)械拉伸、擴(kuò)展、潤(rùn)濕性、焊點(diǎn)拉伸與剪切、QFP(小型方塊平面封裝)引線焊點(diǎn)45度拉伸、片式元件焊點(diǎn)剪切、焊料動(dòng)態(tài)氧化出渣量的測(cè)試方法等8個(gè)無(wú)鉛焊料或焊點(diǎn)的試驗(yàn)方法)。無(wú)鉛焊接標(biāo)準(zhǔn)自2004年開(kāi)始起草至今一直沒(méi)有出臺(tái)，主要原因在于兩個(gè)方面：一是標(biāo)準(zhǔn)中所列的無(wú)鉛合金有不少主流的無(wú)鉛焊料都是受專利保護(hù)的，如果貿(mào)然寫入標(biāo)準(zhǔn)可能給用戶帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)；二是由不同單位承擔(dān)的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間一直缺乏協(xié)調(diào)性和有機(jī)的聯(lián)系，如果出臺(tái)必然造成業(yè)界的困擾和使用不便。經(jīng)過(guò)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(guò)了專家審定會(huì)的審定，已經(jīng)向業(yè)界公示。

《無(wú)鉛焊料——化學(xué)成分與形態(tài)》是無(wú)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(jiàn)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(wèn)題?！稛o(wú)鉛焊接用助焊劑》則規(guī)定了配套無(wú)鉛焊料使用的助焊劑材料的標(biāo)志、分類、規(guī)格、測(cè)試方法、性能與可靠性指標(biāo)等，其中特別根據(jù)無(wú)鉛工藝的特點(diǎn)研究改進(jìn)了助焊性能的評(píng)價(jià)和測(cè)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(wú)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(cè)試方法。嚴(yán)格來(lái)講，焊錫粉只不過(guò)是焊料中的一個(gè)不同形態(tài)的粉末焊料而已，在國(guó)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(dú)制定。《焊錫膏通用技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)無(wú)鉛化的特點(diǎn)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(wú)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(cè)試方法等?！稛o(wú)鉛焊料試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8個(gè)測(cè)試方法，包括無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)測(cè)試、擴(kuò)展率測(cè)試、潤(rùn)濕性測(cè)試、機(jī)械性能測(cè)試、焊點(diǎn)拉伸與剪切強(qiáng)度測(cè)試、QFP焊點(diǎn)45度角拉伸強(qiáng)度測(cè)試、片式元件焊點(diǎn)剪切測(cè)試、無(wú)鉛抗氧化特性評(píng)價(jià)等。