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第三部分: 无铅实施:无需更高温度 为了说明实施无铅制造并不需要更高的工艺温度,我们必须说明并回答三个问题:为什么更高温度的概念会流行起来?为什么再流不能在合金熔化温度下进行?SMT制造中确立的是什么? 为什么更高温度会成为流行概念? 实施无铅制造的一个主要关注点,一直以来就是在电路板组装中进行再流和波峰焊需要更高的工艺温度。一方面,这一关注产生了额外的任务以保证所有适合组装条件的元件满足"更高温度要求"。另一方面,这一顾虑转化成了实施无铅的惰性,北美地区尤其突出。 必须有更高温度的概念源自所有可行的无铅焊料合金的熔化温度都比其铅基合金更高这一事实,结果要求更高的工艺温度。确实,工艺温度是由合金熔化温度确定的。不过,考察一下过去岁月里确立为实际SMT生产条件的因素,仍有空间容纳更高的熔化温度。 为什么再流不能在合金熔化温度下进行? 在合金的熔点温度下不可能实现可靠的焊接。构成"增加温度"需要的要素包括焊膏的性质,焊接动力原则,组装用电路板的复杂程度和差异性,以及加热炉的性能和热转换的动力学与热力学机制。实际实施这一动力驱动焊接工艺需要在焊点之上增加温度。 SMT制造中已确立了什么? 过去的23年中,63Sn/37Pb及其同等材料60Sn/40Pb和62Sn/36Pb/2Ag都被广泛应用于组装产业之中。其183℃的熔点被当作参考点。假使实际实施中一切都接近最优水平,再流工艺可以在约为203℃至210℃的范围内进行。然而,根据多年的无数现场观察结果,整个产业和不同地区所采用的实际工艺温度由于不同原因大多处于225℃至238℃之间。换句话说,采用与63Sn/37Pb的熔化温度相比"更高"的温度,早已应用于Sn/Pb焊料的实际操作之中。这意味着高达238℃的工艺温度已提供了坚实的可制造性,而且已证实是用于印制电路板(PCB)组装操作的可靠工艺条件。 为什么无铅不需更高温度? 凭借238℃左右的业已证实的可制造性,无铅生产的"即用式"便利方法可以通行起来。按照这种方法,可行的焊料合金在238℃以下可进行可靠焊接,故能无需进行任何变化而成为63Sn/37Pb的替代材料。 第四部分:无铅实施-关键生产参数 正如上文所强调的,低于238℃的再流温度已是获得证实的 SMT生产条件。因此,能在238°以下可靠焊接的焊料合金可以成为63Sn37Pb的替代焊料,而无需对工艺、印板和元件做任何改变。用于63Sn37Pb的工艺与合金熔化温度(或附加温度)的关系,其实也适用于无铅焊料。受益于近来再流炉性能的发展,熔化温度低于213℃的焊料合金在现有工艺条件下无需任何变化可以实现其目标。这是最初设计焊料合金的前提。 两年多来,在现有再流温度曲线参数下,不增加工艺温度,因而也不必对元件和板材做任何改变,采用四重的SnAgCuIn合金实施的大批量生产非常成功。峰值温度范围从220℃到235℃。同时设计并进行了尽可能广泛和全面的可靠性测试来确认预期的焊点性能。从全球范围来说,在现有SMT生产条件下的无铅生产已经成为得到证实的工艺。 为有效地实施无铅,不可或缺的是把确由无铅引起的问题与 SMT制造(出错与除错)固有的与无铅或Sn/Pb无关的问题区别开来的能力。另外,对SMT生产参数和构成最佳实践的要素有扎实的知识,对于成功地实施无铅也是非常重要的。 请记住更高的温度总是更可能对电子产品产生损坏,或者在生中或者在使用期。例如,正如业很清楚的,更高的工艺温度降低塑料封装湿敏水平(MSL);换句话说,最初封装之后的实际应用刚变得不确定了。 本质上说,焊料、焊接工艺、板以及元件的性能必须同步达到最佳。在上述6个场景中,只有3个属于SMT制造的最佳实践的范畴;在实用的意义上可以进行坚实自产操作,从而实现高生产率、低缺陷率和高一致性。如果你已经有了正确的答案(选择),并且十分清楚做出选择的原因,你就可以驾驭你的实施无铅的进程了。
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