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無鉛焊接制程要求更先進的爐溫監控技術
來源:廣州煌牌自動設備有限公司    日期:2013-04-06    瀏覽量:

  當今世界越來越關注鉛帶來的環境和健康危害。盡管電子行業鉛的用量只占世界總鉛量中極其微小的一部分,但我們所關注的是大部分的電子垃圾最后都是掩埋在地下,污染地球和水資源。雖然每年只有一萬噸的錫鉛合金焊料用于這一領域,但是這些焊料幾乎沒有得到回收。相反,許多使用更多鉛的其他產品,在全世界大部分市場都得到了嚴格的控制和有效的回收。

  歐洲已經采用許多法律手段來禁止和限制電子行業鉛的使用。比如說,WEEE指出-“必須拆除任何廢棄的終將被埋入地下,焚燒或再生的電子或電氣設備中含有以下成分[鉛]的元器件。”雖然其中含有很多豁免情況。這一行動將影響到那些含鉛產品進入歐洲市場,不管這些產品是在哪里生產的。

  事實上,早在1998年,日本電子工業協會就決定主動消除電子組裝中的鉛。他們的目標是到2004年真正作到“無鉛”。

  美國目前還沒有這樣的法令。有些公司推崇鉛的回收利用,認為它是一種比“無鉛”更好的解決辦法。總之,業界已經廣泛接受“無鉛”趨勢。

  競爭因素

  許多主張無鉛焊接的預言家們,覺得法律手段是無實際意義的,他們相信在不久的將來,單憑市場因素足以促使電子組裝業的無鉛化。Iwona Turnik博士,摩托羅拉先進技術中心主任在IPC主辦的Works99會議發表的市場調查報告中表明-

  1.20%的消費者在購買時會主動考慮環境問題。

  2.45%的消費者購買動機是因為產品對環境安全。

  3.50%的消費者更換品牌是因為發現它對環境有害。

  4.76%的消費者將在價格和質量相當的情況下首先選擇環保產品。

  無鉛焊接給電子組裝帶來的首要挑戰就是更高的工藝溫度。普通含鉛焊膏的工藝窗口很寬,典型的峰值溫度范圍介于208°~235°C。但是錫/銀/銅焊膏推薦的峰值溫度在242°~262°C。印制板上最敏感的元件可能只能承受240°C,因此對這些元件來說,這種工藝是不可行的。(參見西門子的研究報告)。還有許多其他元件所能承受的最高溫度都在262°C以下。對于這樣的組件,與含鉛生產相比,可用的工藝窗口大大地縮小了。另外,無鉛焊膏的潤濕性很差,需要更好地控制從預熱到回流的整個制程溫度。這個工藝窗口不可能在近期內拓寬。更多地可能要依賴元件制造商花費數年時間發明一代新的抗高溫元件。而這種元件也許將因高價格而告終。

  較高的溫度以及在較高溫度下滯留更長的時間,將帶來更大的潛在氧化和對可焊性的負面影響。惰性氣體將極大的減小這種影響,許多工藝專家和公司極力推薦這種方法。但是,有必要指出的是,不是每個人都相信無鉛工藝中使用惰性氣體的必要性。由于氮氣成本高,再加上有些無鉛產品使用正常氣體成功的例子,人們仍在討論是否需要使用惰性氣體。

  隨著元件密度增加組件日趨復雜,工藝窗口狹窄的問題將變得越來越突出。尋求一個工藝曲線可以適應這樣的組件和工藝,特別是尺寸較大、橫向溫差也較大的線路板,從來都不是一件容易的事。在較為狹窄的無鉛工藝窗口進行這項工作需要使用更先進的工藝優化工具。

  有些公司在轉向無鉛產品過程中猶豫不決的原因,除了質量問題,另一個原因是產品成本更高。一個最大的擔心是生產線的生產量和生產率將下降。在生產線上回流爐顯然不是最慢的機器。但是在為無鉛生產設置回流爐時,由于狹窄的工藝窗口,可能需要大大降低傳送帶的速度。這樣,回流爐可能成為整個生產線的瓶頸,并且拖低產量。對于生產多種產品的生產線,使爐子的轉換時間最小化是關鍵,在整個生產線上,爐子往往是準備進入新產品生產的最慢環節。在含鉛工藝中,由于工藝窗口寬,一臺很普通的爐子就能容易地完成多品種生產。這在將來顯然會很困難。

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