電子制造走向無(wú)鉛化 可靠性難題急需破解

　　電子制造業(yè)中大量使用的錫鉛合金(Sn/Pb)是污染人類(lèi)生存環(huán)境的重要原因之一，世界各國都在推行電子制造領(lǐng)域的無(wú)鉛計劃。目前，電子制造正處于從有鉛向無(wú)鉛材料過(guò)渡的特殊時(shí)期，無(wú)鉛材料、印制板、元器件、檢測、可靠性等方面都沒(méi)有標準，在無(wú)鉛工藝方面，我國目前還處于比較混亂的階段。由于有鉛和無(wú)鉛混用時(shí)，特別當無(wú)鉛元器件遇到有鉛工藝時(shí)會(huì )發(fā)生嚴重的可靠性問(wèn)題。由北京電子學(xué)會(huì )主辦、北京SMT專(zhuān)業(yè)委員會(huì )承辦的2007年北京國際綠色(無(wú)鉛)制造技術(shù)及材料研討會(huì )上，各界專(zhuān)家針對無(wú)鉛制造的現狀、無(wú)鉛制造存在的主要問(wèn)題以及過(guò)渡和執行階段有鉛無(wú)鉛混用應注意的問(wèn)題和解決對策進(jìn)行了深入探討。專(zhuān)家認為，目前，無(wú)鉛的推行已經(jīng)成為不可改變的事實(shí)，我們應從技術(shù)上做出選擇，把自己所受到的不良影響程度降到最低。

　　無(wú)鉛工藝處于過(guò)渡和起步階段

　　鉛污染的問(wèn)題對人類(lèi)生存環(huán)境以及人體健康造成了極大的威脅，對于電子制造業(yè)，以RoHS&WEEE法案為主的一系列規范法規，將鉛的環(huán)?？刂茊?wèn)題聚焦在了焊料的無(wú)鉛化上，但是焊料的無(wú)鉛化帶來(lái)的不僅僅是簡(jiǎn)單的焊料改變，對電子制造的整個(gè)供應鏈包括元器件、電路板、組裝企業(yè)甚至用戶(hù)都產(chǎn)生了一系列影響，深入地了解和認識這些問(wèn)題，對于無(wú)鉛化的決策有很大的幫助。

　　有專(zhuān)家認為，焊料的無(wú)鉛化帶來(lái)的不僅僅是焊料本身的變化，對于上下游企業(yè)包括印制電路板、元器件和組裝企業(yè)都有很大的影響，形成了多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。對用戶(hù)而言，無(wú)鉛化還對產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生影響，存在沖擊性能差、錫須等眾多沒(méi)有完全認識與有效解決的問(wèn)題，加上疲勞模型的不成熟，必將導致相當長(cháng)時(shí)間內無(wú)鉛焊點(diǎn)的長(cháng)期可靠性得不到準確的把握，電子產(chǎn)品將存在不可預知的風(fēng)險。

　　公安部第一研究所顧靄云教授在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)強調，雖然國際國內都在不同程度地應用無(wú)鉛技術(shù)，但目前還處于過(guò)渡和起步階段，從理論到應用都還不成熟，沒(méi)有統一的標準，對無(wú)鉛焊接的焊點(diǎn)可靠性還沒(méi)有統一的認識，因此，無(wú)論國際還是國內，無(wú)鉛應用技術(shù)都還非?；靵y，大多數企業(yè)雖然焊接材料無(wú)鉛化了，但元器件焊端仍然有鉛。究竟哪一種無(wú)鉛焊料更好，哪一種PCB焊盤(pán)鍍層對無(wú)鉛焊更有利，哪一種元器件焊端材料對無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性更有利，無(wú)鉛焊對印刷、焊接、檢測等設備究竟有什么要求，這些都還沒(méi)有一個(gè)明確的說(shuō)法?！斑@種狀態(tài)對無(wú)鉛焊接產(chǎn)品的可靠性非常不利，目前迫切需要加快對無(wú)鉛焊接技術(shù)從理論到應用的研究?！鳖欖\云認為。

　　無(wú)鉛焊接可靠性問(wèn)題受關(guān)注

　　無(wú)鉛焊接可靠性是目前制造廠(chǎng)商和用戶(hù)都十分關(guān)心的問(wèn)題，尤其是當前正處在從有鉛向無(wú)鉛焊接過(guò)渡的特殊階段，無(wú)鉛材料、印制板、元器件、檢測、可靠性等方面都沒(méi)有標準，甚至在可靠性的測試方法也沒(méi)有標準的情況下，可靠性是非常讓人擔憂(yōu)的。

　　美國偉創(chuàng )力等一些大公司對可靠性做了一些試驗，試驗結果大體上有一個(gè)比較相近的結論：大多數民用、通信等領(lǐng)域，由于使用環(huán)境沒(méi)有太大的應力，無(wú)鉛焊點(diǎn)的機械強度甚至比有鉛的還要高，但在使用應力高的地方，如高低溫、低氣壓等惡劣環(huán)境下，由于無(wú)鉛蠕變大，無(wú)鉛比有鉛的可靠性差很多。顧靄云認為，無(wú)鉛長(cháng)期可靠性目前還沒(méi)定論，這也是一些高可靠性產(chǎn)品獲得豁免的主要原因之一。

　　KIC特約顧問(wèn)薛競成介紹說(shuō)：“從我這幾年和西方專(zhuān)家級研究人員的交流中發(fā)現，的確沒(méi)有專(zhuān)家很有把握地告訴我們可靠性沒(méi)問(wèn)題。他們都會(huì )很小心地加上一句，我們仍然需要進(jìn)一步的研究和觀(guān)察。無(wú)鉛的研究雖然已經(jīng)有15年，但實(shí)際應用在產(chǎn)品上只不過(guò)5年，這不論是在時(shí)間上還是使用上，都無(wú)法提供給我們很有信心的數據和經(jīng)驗?！?/P>

　　清華-偉創(chuàng )力SMT實(shí)驗室王豫明在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)強調，電子產(chǎn)品的可靠性是指整個(gè)連接系統，而不單指焊點(diǎn)，它還包括PCB、元器件等?！盁o(wú)鉛焊接與錫鉛焊接相比，只有短短十幾年的時(shí)間，而研究錫鉛的可靠性已經(jīng)有四五十年了，很清楚地知道有哪些問(wèn)題。無(wú)鉛我們還不知道有哪些問(wèn)題。有些問(wèn)題有答案，有些問(wèn)題還沒(méi)有答案，只是剛剛提出來(lái)，對于無(wú)鉛可靠性的問(wèn)題是工業(yè)界面臨的最緊迫的問(wèn)題?！蓖踉ッ髡f(shuō)。

　　無(wú)鉛制造人才是關(guān)鍵

　　作為電子制造大國，無(wú)鉛化電子組裝是中國電子制造業(yè)目前面臨的巨大的市場(chǎng)和技術(shù)挑戰，跟上無(wú)鉛潮流也是中國電子制造與國際電子制造業(yè)接軌的契機。

　　有專(zhuān)家認為，無(wú)鉛轉換促進(jìn)現有電子組裝的設備和技術(shù)的更新，和新材料的應用。然而，實(shí)施無(wú)鉛化的生產(chǎn)需要跨越較低端的“設備操作型”技術(shù)門(mén)檻。這是因為，僅僅有相應的機器和材料，如果企業(yè)的工程人員不具備深層次的焊接工藝和材料性質(zhì)的知識，企業(yè)將很難對產(chǎn)品的質(zhì)量成本進(jìn)行控制。另外，無(wú)鉛過(guò)渡還將要求企業(yè)的工程技術(shù)和管理人士，接受先進(jìn)完善的生產(chǎn)制造和供應鏈的運作管理觀(guān)念，促進(jìn)企業(yè)向技術(shù)型生產(chǎn)管理轉型。

　　日本歐姆龍公司平岡羲明認為，當前在中國的表面貼裝產(chǎn)業(yè)中面臨的最大問(wèn)題：一是環(huán)保要求的焊接無(wú)鉛化，二是如何保持生產(chǎn)利潤，其三就是缺少具有豐富經(jīng)驗的工程技術(shù)人員。這三點(diǎn)都是目前中國表面貼裝加工企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

　　可以說(shuō)跨越綠色電子組裝的技術(shù)門(mén)檻，是企業(yè)提高工藝技術(shù)、產(chǎn)品可靠性意識、生產(chǎn)制造管理水平以及商業(yè)競爭力的難得的時(shí)機。