线路板制成组件是无铅化关键环节

电子产品可靠性与环境试验研究所可靠性研究分析中心副主任罗道军

我们知道在行业中，锡铅焊料是非常重要的材料。然而由于中国《电子信息产品污染控制管理办法》(以下简称“中国RoHS”)以及相关环保法规的实施，含有铅等6种有害物质的材料或工艺都将被禁止使用，锡铅焊料中由于含有高含量的铅而将被逐步禁止使用。在电子电器制造业，从材料到元器件到组件再到整机设备，上下游关联紧密，而向无铅化转换的过程中关键的环节是线路板制成组件环节。在这一环节中，无铅焊锡带来三个难点，一是熔点温度升高，会导致热的损伤；二是由于零部件的耐热问题导致了工艺窗口非常小，工艺控制不当产品质量就会下降；三是材料的低湿润性使得无铅材料质量会下降。

无铅化的实施涉及焊料、助焊剂、PCB(印制电路板)、元器件、设备以及工艺、质量与可靠性等诸多的环节，如果没有统一的技术标准，必然导致整个行业的成本增加，也会造成产业链衔接的混乱。

为了配合中国RoHS的实施，在原信息产业部成立“电子信息产品污染控制标准工作组”之初，业界就分别成立了“限量与检测”、“标志与认证”与“无铅焊接”等3个标准起草组。第一批立项要起草的标准有5个，即《无铅焊料——化学成分与形态》、《焊锡膏通用技术要求》、《无铅焊接用助焊剂》、《电子焊接用锡合金粉》与《无铅焊料试验方法》(含熔化温度、机械拉伸、扩展、润湿性、焊点拉伸与剪切、QFP(小型方块平面封装)引线焊点45度拉伸、片式元件焊点剪切、焊料动态氧化出渣量的测试方法等8个无铅焊料或焊点的试验方法)。无铅焊接标准自2004年开始起草至今一直没有出台，主要原因在于两个方面：一是标准中所列的无铅合金有不少主流的无铅焊料都是受专利保护的，如果贸然写入标准可能给用户带来风险；二是由不同单位承担的5个标准之间一直缺乏协调性和有机的联系，如果出台必然造成业界的困扰和使用不便。经过大家的共同努力和协商，目前的标准已基本完成并通过了专家审定会的审定，已经向业界公示。

《无铅焊料——化学成分与形态》是无铅化基础的材料标准，其中包括了23种合金焊料，涵盖了常见的锡银、锡铜、锡银铜、锡锌、锡铋、锡锑等系列的常用合金。但需要注意的是，其中某些合金有专利权问题。《无铅焊接用助焊剂》则规定了配套无铅焊料使用的助焊剂材料的标志、分类、规格、测试方法、性能与可靠性指标等，其中特别根据无铅工艺的特点研究改进了助焊性能的评价和测试方法。《电子焊接用锡合金粉》标准则是专门根据无铅SMT(表面贴装)焊锡膏要求而规定了焊锡粉的技术要求与测试方法。严格来讲，焊锡粉只不过是焊料中的一个不同形态的粉末焊料而已，在国外的标准中都是将其并入焊料的基础标准中，不单独制定。《焊锡膏通用技术要求》标准针对无铅化的特点在原标准的基础上进行了修订，内容包括有铅和无铅部分，主要规定了焊锡膏的标志、规格与技术要求、测试方法等。《无铅焊料试验方法》标准规定了8个测试方法，包括无铅焊料的熔点测试、扩展率测试、润湿性测试、机械性能测试、焊点拉伸与剪切强度测试、QFP焊点45度角拉伸强度测试、片式元件焊点剪切测试、无铅抗氧化特性评价等。