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怎样过渡到无铅?

来源:-- 作者:-- 浏览:420

标签:

摘要: 随着转到使用无铅的最后期限一天天地迫近, EMS 供应商必须为 OEM 厂商提供过渡的办法,解决与无铅产品相关的紧迫问题,例如无铅焊点的可靠性。 ......   2006 年, RoHS 和无铅法规规定的最后期限即将来临, OEM 对于

     随着转到使用无铅的最后期限一天天地迫近, EMS 供应商必须为 OEM 厂商提供过渡的办法,解决与无铅产品相关的紧迫问题,例如无铅焊点的可靠性。 ...... 
  2006 年, RoHS 和无铅法规规定的最后期限即将来临, OEM 对于解决有关无铅的种种问题和技术,特别是无铅焊点的可靠性,有很多不清楚的地方。 
  对 OEM 厂商来说,一个有效的办法就是与有能力提供专门过渡技术的 EMS 供应商合作,引导 OEM 工程师顺利解决这些问题,避开一些意料不到的问题。 
  实际上,象这样的做法可以看作是 OEM 厂商研发工作的延伸; EMS 供应商可以作为它们的无铅实验室,在那里可以使用不同的工艺过程。这样做,为了把无铅焊点以及总成做得十分可靠,在技术上的花费 , 可以减少。 
  在一个向无铅过渡的队伍中,最好在采购,库存管理,制造和工艺管理各方面都有受过培训的人员。采购专家要是个多面手,要能充分的理解并跟踪与无铅组装相关的规定以及它们的变化。仓库管理人员要懂得低熔点焊料与无铅焊料之间的区别。尤其是,他们都会注意把两者弄错会带来的什么后果。他们还要严密地控制供应商从不同生产厂送来的组件;一旦入库,就要将这些元器件分开,妥善地保管。 
  制造工程师和技术员要通晓一系列无铅印刷电路板表面处理的不同点、折衷、优点以及缺点。在无铅过渡小组中的工艺工程师需要进行培训,了解含铅和无铅的温度曲的区别和效果,知道应该用那种办法来避免出现灾难性的结果。因此,在向无铅过渡的时候, OEM 厂商的关注焦点应该集中在几个主要方面,例如印刷电路板的表面处理,焊膏,精确的工艺控制,更新的、不同的温度曲线,以及精确地进行返修。 
  表面处理 
  有许多表面处理可以使用。为 OEM 产品确定一个最合适的表面处理是比较难的。与这一问题关系最密切的是,工程师们都错误地认为,最后进行表面处理必须完全可以进行焊接的。事实上不是这样。 
  表面处理的最主要作用就是确保金属基底(通常是铜)的可焊性。然而,在化学镀镍浸金 (ENIG) 和其他的表面处理中,用的是镍,是镍和 5-12 %的磷一起镀上去的。 
  无论选择那种表面处理,它都必须维持精确的信号完整性,确保在任何情况下信号完整性都不会下降。大多数表面处理可以满足这个要求;但是,一些专家质疑 ENIG ,因为当印刷电路板超过 5GHz 时,它的效果并不好。原因是镀上去的镍仍然在铜走线上。这也是由于趋肤效应的缘故,因为铜的导电性比镍磷复合镀层好,所以信号的传输变慢。 
  选择正确的镀层还需要考虑的问题包括,电磁干扰( EMI ),接触电阻和焊点的强度。最后使用的表面处理要能够显着地有利于控制电磁干扰。它还不能因为时间而降低性能,否则在表面处理 / 衬垫的连接部位会出现泄漏电磁干扰的问题。 
  一些系统要求表面处埋在产品的整个生命期内都要有很低的接触电阻。接触电阻有两种:触摸板 , 例如键盘;电镀过的边缘导轨,它们在电气上与系统的底板接触。 
  差别 
  用低熔点焊料和无铅焊料进行装配之间是有差别的,不仅体现在热性能,检测和返修标准上,也体现在无铅装配可能存在一些隐性缺陷,而使用低熔点焊料装配时,不存在这类缺陷。其中的一个缺陷就是形成锡晶须。从锡、锌、金、镉、铟或银生长出来的锡晶须或导电的毛发状结构,于是形成这现象。见图 1 

图 1 在 QFP 上长出的一根须丝,
这是由于在铜上没有将镍阴隔而形成的。 
  有几个办法可以减少锡晶须,使得无铅焊点变得更加可靠。这些办法包括在一些器件上顺着外形敷一层涂层,阻止在涂层之内生长出锡晶须,并且防止暴露的的导体形成短路。不过,工艺的效果还与一些因素有关,例如涂层材料的厚度,涂料的类型以及电子器件的材料类型。 
  影响焊点可靠性的另外一个潜在缺陷是,随着时间的推移,焊点变脆。这是由于焊点里没有铅,致使留下的合金变硬。随着时间的推移,变硬的合金会出现裂纹或者微小的裂痕。在用于运动和振动的产品中,印刷电路板的疲劳迹象更加普遍。这些稳患和其它的问题,给工艺控制带来了更大的压力,要求在装配、返修和检查时都更加严密。它们还要求 EMS 供应商提供具有更新、更详细的指引。 
  温区和温度曲线 
  如果受过训的专家小心地按照若干工艺要求做,无铅焊接和装配的可靠性是可以达到的。要想无铅焊点可靠,有几个因素必须考虑到。这些因素包括合金的熔化温度;合金的润湿性以及表面张力的特性;焊球或者桥接的现象会增多;在更高的回熔温度下,助焊剂会影响焊点的美观。 
  在无铅表面贴装技术中使用的最常见合金是 SAC ,它的溶化温度在 217 ℃ 到 220 ℃ 的范围。传统的低熔点焊料,例如 63/37, 它的熔点是 183 ℃ ,锡 / 银 / 铜合金的熔化温度较高。 
  怎样过渡到无铅? 
  在无铅焊接可靠性这个新领域内,要对 EMS 供应商的发展程度及实际技能作一番调查,这是 OEM 厂商要做的第一件事。不断地了解这些技术以及当前的研发工作也是极为重要的,因为人们一直在解决无铅焊接的可靠性问题。 
  另一个要做重要工作就是检查组件的标签,明确区分有铅设备和无铅设备。这包括焊接场所;放置焊膏和助焊剂容器;焊条和焊丝,它们上面都有标签,标明低熔点和无铅设备和组件。如果 EMS 供货商和 OEM 厂商同时使用含铅工艺和无铅工艺的话,这点特别重要。 
  在过渡无铅之前,作为一个慎重的 OEM 厂商,要花点时间近距离考察 EMS 供应商的工艺流程和无铅产品采购、设计、制造以及组装的情况;并且检查在这些方面工程师和技术员的所受培训的程度。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67