新一代PCB高性能環(huán)保產(chǎn)品

備受全球關(guān)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(gè)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(yán)格的環(huán)保技術(shù)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(guān)于報(bào)廢電氣電子設(shè)備的指令WEEE、關(guān)于在電氣設(shè)備中限制某些害物質(zhì)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(guān)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(jià)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(zhì)。 

上述“指令”必將影響包括PCB產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的全球供應(yīng)鏈的運(yùn)作和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)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(rèn)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(jià)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(biāo)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?yàn)楹U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(kuò)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(yīng)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(zhì)：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(zhì)，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(qiáng)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(yīng)具有高潤濕流動性、較小的熱應(yīng)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(shí)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(gè)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(dǎo)致災(zāi)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(biāo)識，在其外包裝和內(nèi)包裝上印有經(jīng)IQA認(rèn)可的“綠色環(huán)?！睒?biāo)簽；在倉庫和生產(chǎn)現(xiàn)場，對環(huán)保型原材料要單獨(dú)存放，生產(chǎn)現(xiàn)場專人添加；實(shí)現(xiàn)“綠色合格供應(yīng)商”認(rèn)證計(jì)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(xué)浸Ni/Au,OSP(有機(jī)助焊護(hù)劑)化學(xué)沉錫Sn，化學(xué)沉銀Ag等。無鉛制程的導(dǎo)入步驟：工程設(shè)計(jì)一技術(shù)開發(fā)一可靠性評價(jià)一材料采購一專案推進(jìn)與技術(shù)展開。環(huán)保環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)的工程設(shè)計(jì)，是無鉛制程基本的考量面，CAM應(yīng)考慮到SMT后制程對PCB的功能影響。圖形設(shè)計(jì)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(diǎn)；防止浸流QFP架橋QFP傾斜45%，設(shè)虛設(shè)焊接區(qū)；防止軟熔芯片分離基本上照過去一樣使保護(hù)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(biāo)注環(huán)保產(chǎn)品印符，并在MI上簽名確認(rèn)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(shè)施、工裝，要納入目視管理，以顯目的標(biāo)識加以區(qū)分；油墨要能承受環(huán)保無鉛SMT長時(shí)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(nèi)、板面上水氣殘留，高溫時(shí)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(nèi)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(yàn)與非環(huán)保PCB相比，還要強(qiáng)化以下實(shí)驗(yàn)，這也可稱為可靠性評價(jià)：可焊性實(shí)驗(yàn)，可焊性試驗(yàn)爐中的焊料應(yīng)與無鉛環(huán)保要求SMT或HASL之焊料保持一致；熱沖擊實(shí)驗(yàn)，條件-40℃/85℃/125℃3000次后無裂紋；熱循環(huán)試驗(yàn)，無裂紋、縮孔出現(xiàn)；恒溫恒濕試驗(yàn)，條件60℃90～95%RH、500小時(shí)，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(diǎn)高、低潤濕流動性、高熱應(yīng)力、潤濕性差和易于氧化等特性，此錫鉛焊料要求更嚴(yán)峻的制造條件和質(zhì)量管理；SMT線設(shè)計(jì)，提高預(yù)熱溫度控制SMT線速1.2-1.8M/min 傾角3-5度，并進(jìn)行必要的熱補(bǔ)償，使SMT保持在恒溫狀態(tài)；手工補(bǔ)焊接，烙鐵溫度370±10℃鉻鍍層80W<3秒，預(yù)熱基材50～60℃長時(shí)間不使用烙鐵時(shí)，應(yīng)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?dú)獗Ｗo(hù)，增進(jìn)制程空間、防止氧化及增進(jìn)零件腳吃錫度、增進(jìn)外觀的美化、減少無鉛制程因長時(shí)間高溫產(chǎn)生的退色情形；研究采用低熔點(diǎn)(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(jìn)行高溫焊接；為客戶未來制程的標(biāo)準(zhǔn)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--]