当一项新技术开始推广的时候,可以理解,在事实之外,总有各种各样的理论、观念和概念。无铅也不例外。有人甚至会感到神秘。一个事物被人看作神秘,通常总是因为对它缺乏真正的了解。
实施无铅有三个主要步骤必不可少— 了解无铅背后的科技,选择“适当”的工艺和材料系统并充分理解其优点和局限,然后把选定的工艺和材料结合到现有的基础架构中。另外,把概念与现实分开,也是很有意义的步骤。
业界中流传着不少关于实施无铅及其制造技术的各种各样的说法。仅举例如下:
• 无铅(SnPb)焊料需要更高的工艺温度。
• 向无铅转换时印制电路板 (PCB) 材料、焊盘布局和元件都要改变。
• 二元合金比三元合金更“稳定”。
• 三元合金比四元合金更“稳定”。
• 无铅比锡铅优越/不足。
• 无铅在波峰焊中“更硬”。
• 不同的无铅合金混合会引发问题。
• 可以实现最佳运行性能的任何等级的铅污染都是不被允许的。
• BGA塑料封装湿敏等级一直在降低。
• SnPbBi总会产生一个低温阶段(96°C)。
• 无铅焊中需要氮。
• 无铅焊料只能制成有限的物理形态。
• 无铅会引发返工问题。
• 无铅焊会产生更多空洞。
• 无铅焊剂配方可能并不适用于所有的应用情况。
无铅不比SnPb 更好,也不比它更差,取决于特定条件下特定的合金及其物理和机械性能。有些无铅焊料性能比SnPb 更好,有些则更糟。尽管在一个系统中“混用”不同的无铅配比焊料需要慎重考虑并做彻底验证,“混用”并不必然引发问题。人们应该了解特定焊料合金的基本兼容性和配比公差。
在实际的生产环境下,比较不同合金的固有特性时,二元合金并不必然比三元合金更稳定,而三元合金也不比四元合金更稳定。例如,SnCu共晶体就并不总是比SnAgCu共晶体更稳定。SnCu 共晶合成物的Cu 重量发生0.5%的变化,不论增减,都会引起熔融温度的变化。这样的变化在熔融波峰炉中足以影响生产工艺的可行性。
确实在某些条件下会形成SnPbBi 三元合金的低温阶段,但在更多情况下,SnPbBi 的低温阶段并不自然发生。人们已对铅污染效应进行了系统研究,行之有效的微量铅(名义上少于0.5%)可以被“吸收”,实际上不会引起可察觉到的任何有害结果。
无铅并不必然损坏波峰焊机器。不过,如果采用更高的工艺温度,工艺(波峰焊炉)温度过高,意味着对波峰焊设备的要求更苛刻。一般来说,温度越高,机器受损可能性越大。
如果工艺温度不提高的话,塑料封装的湿敏度等级不会降低,印板材料也无需改变。就工艺而言,氮对无铅SnPb在潜在作用方面是相同的。适当配方的焊膏和焊剂在波峰焊和再流工艺中正常使用可以完全不用氮。
另外,和SnPb 一样,设计优良的无铅合金可以制成任何物理形态。大多数焊剂和焊膏供应商都能提供各种各样的无铅产品,包括各种形式如条状、预成型、粉末和膏体的焊剂、焊球和焊丝。
深入成功案例,向别人学习,就可以打破无铅的神秘。了解无铅技术和材料科学背后的基本知识也有帮助。科学技术、工程学原理,以及科技与制造方法之间的相互关系,对于无铅生产的成功和制造可靠产品至关重要。
Jennie S.Hwang博士系SMT杂志编辑顾问委员会成员,国家电工学会会员,入选全球智慧名人堂。资深顾问,美国商务部出口委员会成员,财富500强NYSE公司董事会成员,同时是多家公司和大学董事会成员。涉及领域广泛的多产作家和演讲人。