實(shí)現(xiàn)pcb裝配無鹵制程的挑戰(zhàn)

1、實(shí)現(xiàn)PCB裝配無鹵制程的挑戰(zhàn)TimothyJensen，DrRonLasky(IndiumCorporation)1概述生產(chǎn)無鹵素電子產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)力已經(jīng)顯著提升，這個(gè)驅(qū)動(dòng)力部分來自不同國(guó)家的法律要求，還有部分來自環(huán)境組織的要求。鹵素存在于塑料電纜和外殼，電路板基板材料，零部件，以及焊接助焊劑中。取代這些鹵化化合物能對(duì)PCB組裝工藝產(chǎn)生巨大的影響。本文將討論有助于確保高產(chǎn)量和持續(xù)的可靠性的技術(shù)和實(shí)踐遇到的一些挑戰(zhàn)。2“綠色環(huán)?！摆厔?shì)2006

2、年7月1日頒布了Rolls指令禁止使用兩種鹵化阻燃劑：多溴聯(lián)苯(PBBs)和多溴二苯醚(PBDE類)。雖然存在一些爭(zhēng)論，但人們普遍認(rèn)為，多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚對(duì)環(huán)境不友好。這種化合物容易堆積，在人體，動(dòng)物和環(huán)境中均有發(fā)現(xiàn)。此外，當(dāng)回收含有這些阻燃劑的產(chǎn)品，回收工人也很危險(xiǎn)。2008年初，環(huán)保研究所最新出版物中列入了RoHS指令增加的40多個(gè)物質(zhì)。RoHS文件被認(rèn)為是一個(gè)實(shí)時(shí)的文件，而且會(huì)隨著時(shí)間而改變。這種被提議的修改版本被有些人稱為Ro

3、HS2。四溴雙酚A(四溴雙酚A)和六溴環(huán)十二烷(IIBCD或BBCDD)被包括在上述名單的大約40個(gè)物質(zhì)中。四溴雙酚A是PCB中最重要的阻燃荊之一。璐cDs被使用為隔熱泡沫材料，因此，電子工業(yè)界幾乎沒有興趣。在我們完成本文的08年12月，歐盟已經(jīng)宣布，根據(jù)RoHS指令，沒有任何新的物質(zhì)將被禁止。然而，依據(jù)歐盟REAcH法規(guī)，包括四溴雙酚A上千萬的物質(zhì)將被評(píng)估。REACH(Registrarion注冊(cè)，Evaluation評(píng)估，Autho

4、risation授權(quán)和restrictionofCHemicals限制的化學(xué)品)，有849頁(yè)，歐盟頒布的“最大的”法律。相比RoHS指令，只有6頁(yè)。REACH要求任何化學(xué)品進(jìn)口或公司的制造在歐盟的數(shù)量超過1噸，必須予以登記。登記后，進(jìn)口或生產(chǎn)各種材料的公司必須參與合作評(píng)價(jià)材料。證明其安全性。預(yù)計(jì)這一工作將需要數(shù)十年時(shí)間來完成。然而，16種物質(zhì)可能會(huì)被指定為關(guān)注度非常高的物質(zhì)(SVHC)。這些物質(zhì)都需要早期評(píng)價(jià)和并公開存在于何種產(chǎn)品中。四

5、溴雙酚A不在名單上，但其阻燃劑HBCDD卻在。諸如綠色和平組織那樣的非政府組織(NGOs)，也可能會(huì)在“綠色”的電子產(chǎn)品上有越來越大的影響力。比如他們的“綠色電子產(chǎn)品指南”，圖l就是一個(gè)例子。REACH的特點(diǎn)之一是個(gè)人可以咨詢公司的產(chǎn)品中含有的物質(zhì)，公司必須在45天內(nèi)作出答復(fù)。綠色和平組織，世界野生動(dòng)物基金和其他非政府組織正在鼓勵(lì)消費(fèi)者作出這樣的查詢。以上標(biāo)準(zhǔn)中的差異是針對(duì)無鹵素的定義比較混亂。IPC正在開發(fā)的JSTD一709，其目的是

6、為低鹵素電子工藝提供標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)就是將當(dāng)前最低極限900ppm提高到1000ppm以符合RoHS的立法。JSTD709標(biāo)準(zhǔn)集中針對(duì)阻燃劑和聚氯乙烯(PVC)中的氯和溴。然而，一旦C1與Br被確定，那么很難說這些鹵素從何而來。因此，電子產(chǎn)品公司要嚴(yán)格限制鹵素來源。ThePeriodicTable’’ofElements矗二二I二(1’h二‘2●t●，■345B7B910__P●口112a椰■■訂一一‘一l佴‘●自1314151B178KC

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8、(LOB’62636485磚S768sg70I晶PU～～C●—口E●，●_●hu9192S39495969798的’∞0t102103圖3元素周期表22無鹵PcB板溴化阻燃劑已普遍使用于制造印刷電路板，目前市場(chǎng)上已有一些無鹵素替代產(chǎn)品。值得關(guān)注的是，不到市場(chǎng)1096的無鹵素材料將如何影響整個(gè)裝配工藝，該行業(yè)仍然缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來確定工藝過程及產(chǎn)品的可靠性。無鹵素PCB板的價(jià)格要高于含鹵素的PCB，大量的成本差異會(huì)因經(jīng)營(yíng)規(guī)模擴(kuò)大而得到經(jīng)濟(jì)的制

9、約，同時(shí)還要面對(duì)PCB制造廠商的挑戰(zhàn)。無鹵素材料要更加嚴(yán)格，尤其是PCB的鉆孔工藝制程。據(jù)估計(jì)，鉆孔制程的危害多達(dá)25％。這決不是無關(guān)緊要的，無鹵的PCB總是需要花費(fèi)很多的成本，這種成本將會(huì)反映到印刷電路板組裝的銷售價(jià)格上。好消息是許多無鹵PCB板的特性所涉及的裝配與鹵化板一樣，甚至更好。通過比較許多供應(yīng)商的數(shù)據(jù)，很容易看出，無鹵PCB板熱膨脹系數(shù)一般都較低。在260℃和288“C能承受很長(zhǎng)的時(shí)間。所有這些都意味著無鹵PCB將能承受多次

10、回流，并能夠承受較高的回流溫度。從可靠性角度來看，對(duì)于導(dǎo)電陽(yáng)極絲阻抗有大量的不同信息。導(dǎo)電陽(yáng)極絲阻抗是在PCB內(nèi)層之間生長(zhǎng)的細(xì)絲的一種電化學(xué)失效。通常發(fā)生在由于某些類型的內(nèi)層分層而出現(xiàn)允許長(zhǎng)絲生長(zhǎng)的空間。這種分層是由于PCB中環(huán)氧樹脂和玻璃纖維的熱膨脹系數(shù)不匹配。南亞公司的研究表明，無鹵PCB板能夠更好的阻止導(dǎo)電剛極絲的形成。在cALcE3的另一項(xiàng)研究結(jié)果表明，無鹵素板更傾向于形成導(dǎo)電陽(yáng)極絲。這種相互矛盾的數(shù)據(jù)應(yīng)該被任何高可靠性裝配所關(guān)