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[導讀]備受全球關注的WEEE/RoSH法案,于2006年7月1日正式生效。針對這一背景,,從原材料、制程管控及SMT后封裝3個方面,多視角的分析新一代環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)環(huán)保產(chǎn)品,提出如何去滿足日趨嚴格的環(huán)保技術要求。自從

備受全球關注的WEEE/RoSH法案,于2006年7月1日正式生效。針對這一背景,,從原材料、制程管控及SMT后封裝3個方面,多視角的分析新一代環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)環(huán)保產(chǎn)品,提出如何去滿足日趨嚴格的環(huán)保技術要求。自從歐盟2003年12月正式將“無鉛”立法之后,全球電子業(yè)已為之帶來極大的沖擊,到2006年7月歐盟關于報廢電氣電子設備的指令WEEE、關于在電氣設備中限制某些害物質的指令RoHs,和日本電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會(JEIDA)及美國全國電氣制造商協(xié)會(NEMl)有關電子封裝產(chǎn)業(yè)的禁鉛、禁鹵已正式生效,投放市場的電子產(chǎn)品不能含有鉛、汞、鎘、六價鉻和限制使用聚合溴化聯(lián)苯或溴化阻燃劑PBB、PBDE等有害物質。 

上述“指令”必將影響包括PCB產(chǎn)業(yè)在內的全球供應鏈的運作和相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國內業(yè)界自1999年開始研究環(huán)保PCB產(chǎn)品,部分已成為日本松下等最早認可的全球綠色伙伴廠商之一,這些廠家99%環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)產(chǎn)品都已做到環(huán)保和無鉛化。首先要從原材料的選擇與管制做起,在PCB產(chǎn)業(yè)中,汞、鎘、六價鉻幾乎都是不用的,或者說除了濕制程加工中的微量含有,不會被PCB廠商刻意的使用,因此在原材料和制程的選擇上,只要考慮到鉛Pb和鹵素不超標即可符合基本的環(huán)保要求,環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)表面金屬處理就是在做到無鉛(<0.1%pb)上,傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)和SMT)產(chǎn)業(yè)中,大量使用的鉛錫合金如HAL、焊、鉛、錫、膏等鉛屬重金屬元素,在自然界中分布很廣,是三種放射性元素鈾、釷、錒衰變的最終產(chǎn)物,一旦人體的鉛吸入量超過其飽和濃度,就會出現(xiàn)貧血、缺鈣、免疫力下降等癥狀。

為什么要無鉛焊料?因為含鉛焊料的有害性:焊料所含的鉛雖為全使用量的1%弱(3萬/5百萬噸),而有廣泛擴散的可能性難于完全回收,由于環(huán)境污染、憂慮鉛中毒等對人體的影響。在環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)工業(yè)中,鹵素(氟F、氯Cl、溴Br、碘1)的應用主要在板材和油墨上。環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)最終加工形成的成品上,主要包含有3大類物質:板材、表面處理(金屬)層和油墨?!〕R?guī)板材FR-4、CEM-3中,因含有大量溴化環(huán)氧樹脂,如四溴雙酚、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等,在燃燒過程中,會放出極高毒性的物質,如二惡英(TCDO)、苯呋喃等,一旦被人體攝入將無法排出,極大地威脅著人類的健康。

因此環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)覆銅板產(chǎn)業(yè)中必須以無鹵基材(氯Cl、溴Br分別小于0.09%)替代,以含磷(P)環(huán)氧樹脂取代溴化環(huán)氧樹脂,以含氮(N)酚醛取代傳統(tǒng)的雙氰胺固化劑。另外環(huán)保板材還要有較強耐熱性能,能夠承受無鉛SMT工程260度多次高溫,不變色、不分層、不變形和彎曲。表面金屬層目前業(yè)界大多采用環(huán)保焊料HASL“錫銀銅”配方(95.5Sn-3.9Ag-0.6Cn)取代鉛錫合金,環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層應具有高潤濕流動性、較小的熱應力、高溫下不易于氧化等特性,便于無鉛SMT的加工。另外HASL用助焊劑亦需同步采用環(huán)保易回收型,且與SMT焊劑具有互熔性。油墨在環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)上最終保留的包括:阻焊油墨、文字油墨、塞孔油墨,油墨的成份與板材極為相似,主要含有樹脂、溴阻燃劑和固化劑,目前不少品牌油墨已經(jīng)做到不含有害物,如日本太陽、臺州、新韓油墨,油墨的選擇不但要符合環(huán)保要求,且要能承受環(huán)保無鉛SMT長時間多次高溫,不發(fā)生分層變色、脫落、裂紋現(xiàn)象。

無鉛材料的管制非常重要。原材料的管理是環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)生產(chǎn)中極為重要的一個環(huán)節(jié),比如錫條只要有含鉛的錫條被誤加入純錫槽則會導致災難性的后果,而間接物料如助焊劑的殘留也不容忽視,具體可采取的對策包括:制定無鹵無鉛原材料的編碼規(guī)則;采用顏色標識,在其外包裝和內包裝上印有經(jīng)IQA認可的“綠色環(huán)?!睒撕灒辉趥}庫和生產(chǎn)現(xiàn)場,對環(huán)保型原材料要單獨存放,生產(chǎn)現(xiàn)場專人添加;實現(xiàn)“綠色合格供應商”認證計劃。 

無鉛制程如何選擇和管控?目前環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層可供選擇的制程包括:電鍍Ni/Au,化學浸Ni/Au,OSP(有機助焊護劑)化學沉錫Sn,化學沉銀Ag等。無鉛制程的導入步驟:工程設計一技術開發(fā)一可靠性評價一材料采購一專案推進與技術展開。環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)的工程設計,是無鉛制程基本的考量面,CAM應考慮到SMT后制程對PCB的功能影響。圖形設計包括布線、焊接區(qū)形狀,必須做到:防止浸流插入零件離開,紅眼焊接區(qū)徑小一點;防止浸流QFP架橋QFP傾斜45%,設虛設焊接區(qū);防止軟熔芯片分離基本上照過去一樣使保護膜(開口部靠近里面)。還要做到防止基板翹曲:也要注意基板耐熱;浸流;共通;分割。

制程的開發(fā)管理是環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)生產(chǎn)中重要環(huán)節(jié),具體可采取的對策包括:環(huán)保和非環(huán)保材料做到不共線或混線生產(chǎn),如顯影、成品清洗;在MI流程紙上標注環(huán)保產(chǎn)品印符,并在MI上簽名確認其無鉛制程,提醒現(xiàn) 場作業(yè)單位人員;環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)設施、工裝,要納入目視管理,以顯目的標識加以區(qū)分;油墨要能承受環(huán)保無鉛SMT長時間多次高溫,故前處理、基板干燥是極為重要的環(huán)節(jié),油墨在HASL噴錫或無鉛SMT后,可能出現(xiàn)孔邊油墨剝離的缺陷,主要就是孔內、板面上水氣殘留,高溫時膨脹而使油墨與銅層分離所致;阻焊油墨不允許添加稀澤劑,這樣可避免高溫情況下孔內油墨殘留溶劑急劇揮發(fā)膨脹而造成的爆孔;HASL錫槽中Cu含量控制在0.85%以下。

環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)產(chǎn)品的信賴試驗與非環(huán)保PCB相比,還要強化以下實驗,這也可稱為可靠性評價:可焊性實驗,可焊性試驗爐中的焊料應與無鉛環(huán)保要求SMT或HASL之焊料保持一致;熱沖擊實驗,條件-40℃/85℃/125℃3000次后無裂紋;熱循環(huán)試驗,無裂紋、縮孔出現(xiàn);恒溫恒濕試驗,條件60℃90~95%RH、500小時,在長期高溫高濕下不產(chǎn)生金屬須生成物。

環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)在SMT電子后封裝是最后一環(huán)。主要要抓好以下環(huán)節(jié): 無鉛焊接SMT的特性,具有熔點高、低潤濕流動性、高熱應力、潤濕性差和易于氧化等特性,此錫鉛焊料要求更嚴峻的制造條件和質量管理;SMT線設計,提高預熱溫度控制SMT線速1.2-1.8M/min 傾角3-5度,并進行必要的熱補償,使SMT保持在恒溫狀態(tài);手工補焊接,烙鐵溫度370±10℃鉻鍍層80W<3秒,預熱基材50~60℃長時間不使用烙鐵時,應擦拭臟物用新焊料潤濕端頭,然后切斷電源|穩(wěn)壓器防止氧化;使用氮氣保護,增進制程空間、防止氧化及增進零件腳吃錫度、增進外觀的美化、減少無鉛制程因長時間高溫產(chǎn)生的退色情形;研究采用低熔點(125℃以下)焊料;采用軟光來(SB和RF)局部加熱工藝只對特定的零件進行高溫焊接;為客戶未來制程的標準規(guī)格,綠色大地(無鉛/無鹵化物),空氣潔化,助焊劑過濾系統(tǒng)可過濾回收90%的助焊劑。[!--empirenews.page--]
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