印制電路板及裝配無(wú)鉛化的要求原因
當前,世界各國都提出印制電路板及其裝配的無(wú)鉛化要求。為什么在印制板上,以及裝配過(guò)程與產(chǎn)品上不允許有鉛的成分?究其原因有二:一是鉛有毒,影響環(huán)境;二是含鉛焊料適用性不夠,不適應新穎裝配技術(shù)。
鉛是一種有毒物質(zhì),人體吸收了過(guò)量的鉛會(huì )引起中毒,主要效應與四個(gè)組織系統相關(guān):血液、神經(jīng)、腸胃和腎。如有容易患貧血癥,頭昏嗜睡,運動(dòng)失調,厭食嘔吐和腹痛,以及慢性腎炎等。攝入低劑量的鉛也可能對人的智力、神經(jīng)系統與生殖系統造成不良影響。
在PCB表面采用錫鉛焊料涂層,會(huì )從三方面造成危害。A。加工過(guò)程會(huì )接觸到鉛。接觸鉛的工序有以錫鉛層作抗腐蝕時(shí)圖形電鍍中電鍍錫鉛工序,腐蝕后錫鉛退除工序,熱風(fēng)整平焊錫(噴錫)工序,有的還有熱熔焊錫工序。盡管生產(chǎn)中有排風(fēng)等勞防措施,長(cháng)期接觸難免會(huì )受害。B。錫鉛電鍍等含鉛廢水,及熱風(fēng)整平(噴錫)的含鉛氣體對環(huán)境帶來(lái)影響。含鉛廢水來(lái)自電鍍清洗水和滴漏或報廢的錫鉛溶液,這方面廢水往往認為含量較少,水處理又較難,因而不作處理而放入大池中去排放了。C。印制板上含有錫鉛鍍/涂層,這類(lèi)印制板報廢或所用電子設備報廢時(shí)其上面的含鉛物質(zhì)尚無(wú)法回收處理,若作垃圾埋入地下,長(cháng)年累月后這地下水中會(huì )含有鉛,這又污染了環(huán)境。另外,在PCB裝配中采用錫鉛焊料進(jìn)行波峰焊、再流焊或手工焊操作中都有鉛氣體存在,影響人體和環(huán)境,同時(shí)在PCB上留下更多的鉛含量。
錫鉛合金焊料作為可焊和防氧化涂層,在目前高密度互連產(chǎn)品中并不完全適宜。如目前印制板表面涂覆層世界上雖有60%多是采用熱風(fēng)整平錫鉛,但碰到SMT安裝時(shí)一些微小元器件要求PCB焊接盤(pán)表面非常平整,還有元件與PCB連接盤(pán)間采用打線(xiàn)接合等非焊接法,則熱風(fēng)整平錫鉛層顯得平整度不夠,或硬度不夠,或接觸電阻太大等因素,就要采用非錫鉛的其它涂層。
工業(yè)產(chǎn)品的無(wú)鉛化歐洲國家最早提出,在上世界90年代中就形成法規向無(wú)鉛化進(jìn)軍?,F在搞得好的是日本,到2002年電子產(chǎn)品普遍實(shí)行無(wú)鉛化,2003年新產(chǎn)品均采用無(wú)鉛焊料。電子產(chǎn)品無(wú)鉛化在全球積極推進(jìn)。
印制板的無(wú)鉛化完全有條件實(shí)現。目前表面涂層除錫鉛合金外,已普遍采用的有有機防護涂層(OSP),有電鍍或化學(xué)鍍鎳/金,有電鍍錫或化學(xué)浸錫,有電鍍銀或化學(xué)浸銀,以及采用鈀、銠或鉑等貴金屬。在實(shí)際應用中,一般消費類(lèi)電子產(chǎn)品采用OSP表面涂飾適宜,性能滿(mǎn)足和價(jià)格便宜;耐用工業(yè)類(lèi)電子產(chǎn)品較多采用鎳/金涂層,但相對加工過(guò)程復雜和成本高;鉑銠等貴金屬涂層只有特別要求的高性能電子產(chǎn)品中采用,性能好價(jià)格也特高。目前在積極推廣的是化學(xué)浸錫或化學(xué)浸銀,性能好成本適中,是替代錫鉛合金涂層的優(yōu)良選擇?;瘜W(xué)浸錫或化學(xué)浸銀的生產(chǎn)工藝過(guò)程比化學(xué)浸鎳/金簡(jiǎn)單、成本低,同樣可焊性好和表面平整,并且使用無(wú)鉛焊錫時(shí)可靠性也高。
無(wú)鉛印制板應用無(wú)鉛焊料裝配也已實(shí)現。無(wú)鉛焊料中錫仍是主要成份,一般錫含量在90%以上,另外加上銀、銅、銦、鋅或鉍等金屬成份。這些合金焊料成份不同而熔點(diǎn)溫度不一樣,范圍可在140℃~300℃間選擇。從使用的適應性角度以及成本價(jià)格因素,波峰焊、回流焊和手工焊選擇溫度不一樣,焊料成份也不同?,F應用的焊料如96。5Sn/3。5Ag、95。5Sn/4。0Ag/0。5Cu和99。3Sn/0。7Cu等,熔點(diǎn)溫度在210~230℃之間。
世界只有一個(gè)地球,為人類(lèi)健康,為后代著(zhù)想,應創(chuàng )造良好生存環(huán)境。印制板產(chǎn)業(yè)理應積極快速向無(wú)鉛化發(fā)展。