電子制造走向無鉛化 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)域的無鉛計(jì)劃。目前，電子制造正處于從有鉛向無鉛材料過渡的特殊時(shí)期，無鉛材料、印制板、元器件、檢測(cè)、可靠性等方面都沒有標(biāo)準(zhǔn)，在無鉛工藝方面，我國目前還處于比較混亂的階段。由于有鉛和無鉛混用時(shí)，特別當(dāng)無鉛元器件遇到有鉛工藝時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的可靠性問題。由北京電子學(xué)會(huì)主辦、北京SMT專業(yè)委員會(huì)承辦的2007年北京國際綠色(無鉛)制造技術(shù)及材料研討會(huì)上，各界專家針對(duì)無鉛制造的現(xiàn)狀、無鉛制造存在的主要問題以及過渡和執(zhí)行階段有鉛無鉛混用應(yīng)注意的問題和解決對(duì)策進(jìn)行了深入探討。專家認(rèn)為，目前，無鉛的推行已經(jīng)成為不可改變的事實(shí)，我們應(yīng)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。

　　無鉛工藝處于過渡和起步階段

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

　　有專家認(rèn)為，焊料的無鉛化帶來的不僅僅是焊料本身的變化，對(duì)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(duì)用戶而言，無鉛化還對(duì)產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生影響，存在沖擊性能差、錫須等眾多沒有完全認(rèn)識(shí)與有效解決的問題，加上疲勞模型的不成熟，必將導(dǎo)致相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)無鉛焊點(diǎn)的長期可靠性得不到準(zhǔn)確的把握，電子產(chǎn)品將存在不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)。

　　公安部第一研究所顧靄云教授在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，雖然國際國內(nèi)都在不同程度地應(yīng)用無鉛技術(shù)，但目前還處于過渡和起步階段，從理論到應(yīng)用都還不成熟，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)無鉛焊接的焊點(diǎn)可靠性還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此，無論國際還是國內(nèi)，無鉛應(yīng)用技術(shù)都還非常混亂，大多數(shù)企業(yè)雖然焊接材料無鉛化了，但元器件焊端仍然有鉛。究竟哪一種無鉛焊料更好，哪一種PCB焊盤鍍層對(duì)無鉛焊更有利，哪一種元器件焊端材料對(duì)無鉛焊點(diǎn)可靠性更有利，無鉛焊對(duì)印刷、焊接、檢測(cè)等設(shè)備究竟有什么要求，這些都還沒有一個(gè)明確的說法?！斑@種狀態(tài)對(duì)無鉛焊接產(chǎn)品的可靠性非常不利，目前迫切需要加快對(duì)無鉛焊接技術(shù)從理論到應(yīng)用的研究。”顧靄云認(rèn)為。

　　無鉛焊接可靠性問題受關(guān)注

　　無鉛焊接可靠性是目前制造廠商和用戶都十分關(guān)心的問題，尤其是當(dāng)前正處在從有鉛向無鉛焊接過渡的特殊階段，無鉛材料、印制板、元器件、檢測(cè)、可靠性等方面都沒有標(biāo)準(zhǔn)，甚至在可靠性的測(cè)試方法也沒有標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可靠性是非常讓人擔(dān)憂的。

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

　　KIC特約顧問薛競(jìng)成介紹說：“從我這幾年和西方專家級(jí)研究人員的交流中發(fā)現(xiàn)，的確沒有專家很有把握地告訴我們可靠性沒問題。他們都會(huì)很小心地加上一句，我們?nèi)匀恍枰M(jìn)一步的研究和觀察。無鉛的研究雖然已經(jīng)有15年，但實(shí)際應(yīng)用在產(chǎn)品上只不過5年，這不論是在時(shí)間上還是使用上，都無法提供給我們很有信心的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。”

　　清華-偉創(chuàng)力SMT實(shí)驗(yàn)室王豫明在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，電子產(chǎn)品的可靠性是指整個(gè)連接系統(tǒng)，而不單指焊點(diǎn)，它還包括PCB、元器件等。“無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題。無鉛我們還不知道有哪些問題。有些問題有答案，有些問題還沒有答案，只是剛剛提出來，對(duì)于無鉛可靠性的問題是工業(yè)界面臨的最緊迫的問題?！蓖踉ッ髡f。

　　無鉛制造人才是關(guān)鍵

　　作為電子制造大國，無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(zhàn)，跟上無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(jī)。

　　有專家認(rèn)為，無鉛轉(zhuǎn)換促進(jìn)現(xiàn)有電子組裝的設(shè)備和技術(shù)的更新，和新材料的應(yīng)用。然而，實(shí)施無鉛化的生產(chǎn)需要跨越較低端的“設(shè)備操作型”技術(shù)門檻。這是因?yàn)?，僅僅有相應(yīng)的機(jī)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(shí)，企業(yè)將很難對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量成本進(jìn)行控制。另外，無鉛過渡還將要求企業(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(yīng)鏈的運(yùn)作管理觀念，促進(jìn)企業(yè)向技術(shù)型生產(chǎn)管理轉(zhuǎn)型。

　　日本歐姆龍公司平岡羲明認(rèn)為，當(dāng)前在中國的表面貼裝產(chǎn)業(yè)中面臨的最大問題：一是環(huán)保要求的焊接無鉛化，二是如何保持生產(chǎn)利潤，其三就是缺少具有豐富經(jīng)驗(yàn)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)亟待解決的問題。

　　可以說跨越綠色電子組裝的技術(shù)門檻，是企業(yè)提高工藝技術(shù)、產(chǎn)品可靠性意識(shí)、生產(chǎn)制造管理水平以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的難得的時(shí)機(jī)。