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第一部分: 无铅实施的两种方法 早在2003年初我在SMT杂志上发表文章预测行业走势时,曾写下如下文字:"在全球范围内,环保生产,特别是无铅电子,将是2003年的重要行动项目。与无铅技术及其实施相关的大量信息可以通过教科书、印刷品和系列讲座获得。尽管无铅是一个新的材料工艺系统,但过去22年里用于开发含铅焊料的所有基本原则和生产现场实践仍然是有效的,并且可以应用于实施无铅焊制造中。在2003年,一些优秀公司声称自己是完全环保的无铅电子生产商。" 截止到2003年上半年,尽管北美对无铅的接受缓慢,无铅电子制造还是成为现实。就全球而言,有些制造商宣布完全实现了无铅生产,而另外一些制造商则宣称成功地部分实施了无铅。 采用无铅系统,涉及到焊点、印制电路板(PCB)表面涂层和元件涂层,焊点材料(包括BGA/CSP焊球)要比含铅材料要求苛刻。只要涉及如何实际替代63Sn/37Pb材料的问题,那么更高的(焊接)工艺温度过去是,现在仍是最为重要的问题。关注工艺温度提高是顺理成章的,不过,认为工艺温度提高是必要的前提条件,既对又错。为什么这么说呢?这有赖于所使用的合金。 这里存在两种平行的方法,因此也是有两种方法论。一种是"即用式"的方法,也就是说设备、印制电路板(PCB)、元件及主要工艺在可接受的公差和变量范围内无需调整变化。请记住,为了适应不同组件和生产线的要求,早就实施了针对63Sn/37Pb焊料微小的工艺调整。另一种是"修正法",涉及某个方面或多方面的变化与修正,例如,提高焊接工艺温度或改变PCB材料。确定优质焊膏和出色生产人员的标准与约束条件包括:真实的 SMT生产环境,应用的不同性质,以及组件、确定的行业约束条件,包括可接受的焊剂化学构成,元件的实用性、PCB的成本和性能等等。不过,最重要的衡量手段还是生产效率、长期的一致性和组装可靠性,包括焊点本身,当然并不局限于此。 在这样的前提下,两种方法的实际区分就在于焊接温度上。以22年的SMT生产为基础,生产现场的最佳实践不仅确定了生产效率,也确定了长期可靠性。再流和波峰焊存在一个"实用的"峰值温度。此,为了在量产中满足甚至超过生产要求,"即用"式方法需要低于240℃的再流峰值温度,最好低于235℃,波峰焊的温度要低于245℃。一旦再流峰值温度或波峰温度进一步提高,就适用"修正法"了。如此一来,所需合金的熔点温度是由工艺方法来确定的。 即便借助于当今机器的性以及当今工程师设置温度曲线的高超知识,"即用法"还是需要合:215℃以下熔化。通过对无铅焊合金的13年持续不懈的研究,人们现三重合金不可能达到低于215℃的熔点,而只有四重合金可能达到215℃。这两种合金都是实用能都具有商业价值。当然,这种相关性在SMT量产的最佳实践及;实际约束条件下是有效的。最佳实践和实用要求排除了增加铟、名或其他低熔点元素的用量的可原因是成本考虑和材料冶金原限制;由于焊剂化学构成的要含锌合金的使用也被排除。这种相关性有例外吗?当然有,不过那些仅仅是例外,不能当作规则。 若采用这两种不同的方"修正法"焊接温度升高,故用料合金熔点较高,而"即用法"则需选用合适熔点的合金。应该理智地避免让合金在这两种方法之间转换。事实上,根据所选择的实施方法,成功地实施无铅并不意味着必然会提高工艺温度。
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