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電路板

無(wú)鉛法規(guī)發(fā)展對(duì)PCB組裝的影響

文章出處:http://wdfi.cn網(wǎng)責(zé)任編輯:恒成和電路板作者:恒成和線(xiàn)路板人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-05-28 10:20:00

歷史背景

  1990年代初始,在美國(guó)、歐洲和日本等國(guó),先后立法對(duì)鉛在工業(yè)上的應(yīng)用加以限制,并進(jìn)行無(wú)鉛焊材的研究與相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作。

  含鉛焊材與鉛合金表面實(shí)裝技術(shù)(SMT),長(zhǎng)期以來(lái),在電子產(chǎn)品制造技術(shù)中被廣泛應(yīng)用,尤其是Sn-Pb共晶焊料,以其使用的方便性、穩(wěn)定的焊接性、價(jià)格的合理性,作為實(shí)用的低溫合金,同時(shí),擁有獨(dú)特的性質(zhì)(如:低熔點(diǎn)、展延性佳、抗疲勞性佳、高熱循環(huán)、導(dǎo)電性佳、結(jié)合性高),非常適合應(yīng)用于電子產(chǎn)品。在現(xiàn)下高密度的電子業(yè)的組裝制程中,一直擔(dān)任著最合宜且廣泛使用的角色。

  含鉛焊錫于電子連接里有三個(gè)功用:(一)完成印刷電路板的表面處理、(二)涂于零件表面以提供可焊接表面、(三)將電子零件焊于印刷電路板。

  雖說(shuō),許多PCB生產(chǎn)者在生產(chǎn)PWB的表面最后處理動(dòng)作,利用有機(jī)焊材(OSPs)等新替代品取代含鉛焊錫,鉛焊錫仍主導(dǎo)鉛處理及持續(xù)為主裝焊錫的選擇?,F(xiàn)在,由于電子產(chǎn)品的普遍化與方便性,使得家用或消費(fèi)市場(chǎng)皆大量使用電子產(chǎn)品,至于考慮到當(dāng)產(chǎn)品壽命終了而廢棄時(shí)(end-of-life),不論以掩埋或焚化的方式作為最終處理,當(dāng)最終成分透過(guò)環(huán)境媒介而回到環(huán)境中時(shí),皆會(huì)造成無(wú)可彌補(bǔ)的鉛污染,對(duì)地球環(huán)境及人類(lèi)的生存造成很大的危害。

PCB

  法規(guī)與規(guī)格要求

  許多目前正實(shí)施或?qū)彶橹械姆ㄒ?guī)對(duì)「無(wú)鉛電子產(chǎn)品」有莫大影響。因此,這些法規(guī)及其相關(guān)要求的「無(wú)鉛」定義,成了我們一個(gè)必須了解的需求。在美國(guó)水管焊錫及助焊劑中,低于0.2%的鉛含量被視為無(wú)鉛。在歐洲由ISO所認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)則為0.1%;歐盟汽車(chē)壽命終端及危害物質(zhì)禁止指令認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)為0.1%;然而卻仍無(wú)電子組裝的無(wú)鉛定義。

  ■美國(guó)的法規(guī)

  美國(guó)各州的相關(guān)立法活動(dòng):目前雖然沒(méi)有已知的州要求無(wú)鉛化,但著實(shí)有些州因已認(rèn)知到電子產(chǎn)品材質(zhì)對(duì)環(huán)境長(zhǎng)期的危害性,正開(kāi)始著手從事電子用品的回收。電子回收指令(ERI)提供對(duì)州級(jí)及國(guó)家層次活動(dòng)的持續(xù)性觀察。

  ■日本的法規(guī)

  目前并無(wú)未決的國(guó)內(nèi)法規(guī)特別要求禁用鉛元素,無(wú)論如何,日本貿(mào)易部于1998年5月提出回收立法;日本EPA及政府建議減少使用鉛元素以利持續(xù)增加中的回收。1998年翻修的日本住宅電子回收法中,要求OEMs廠商在2001年4月1日前,做好收集及回收四大產(chǎn)品的準(zhǔn)備。雖然本法并未提及含鉛產(chǎn)品的使用,然仍有另一法規(guī)禁止公司讓廢棄物中有毒物流至環(huán)境中,這兩項(xiàng)法案為電子產(chǎn)品無(wú)鉛化的壓力。

  ■歐盟的法規(guī)

  WEEE/RoHS:由于歐盟內(nèi)國(guó)家持續(xù)增加的壓力,EC發(fā)覺(jué)草擬管制電子用品有毒元素的立法是有必要的。第一個(gè)發(fā)展的「廢電機(jī)、電子設(shè)備(WEEE)指令及危害物質(zhì)限制(RoHS)指令」(2002/10),獲電子業(yè)相當(dāng)大的響應(yīng),指令中除了明訂產(chǎn)品壽命終了(end-of-life)后的回收與再利用責(zé)任外,亦對(duì)鉛、鎘、汞、鉻(六價(jià);Cr+6)、溴化燃阻劑(含于電子用塑料元件或披覆物質(zhì)之中)規(guī)范限制其存在產(chǎn)品之中。

  Packing & Packing Directive:1994年提出規(guī)范產(chǎn)品包裝物質(zhì)(內(nèi)包裝、外包裝、運(yùn)輸包裝)的鉛、鎘、汞、鉻(六價(jià);Cr+6)、聚氯乙烯(PVC)的含量,如2001年止上述金屬限制物的含量總合不得超過(guò)100ppm(其中鎘不得高于5ppm)。

  End-of-life Vehicle:指令中除了明訂汽車(chē)產(chǎn)品壽命終了后的回收與再利用責(zé)任外,亦對(duì)鉛、鎘、汞、鉻、聚氯乙烯的含量規(guī)范限制其存在產(chǎn)品之中。

  電路板無(wú)鉛組裝(Lead-Free PCB Assembly)的品管運(yùn)作

  ■目的

  提供供應(yīng)商轉(zhuǎn)換產(chǎn)品至無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止的符合性;就如制程和產(chǎn)品信賴(lài)性在無(wú)鉛焊錫上的需求一樣,危害物質(zhì)的符合性也包含材質(zhì)的符合性。

■流程

 ?。?)如JESD46-B,所有改變現(xiàn)存的部品至無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止的符合性,應(yīng)該由制造者以PCN發(fā)行的方式文件化;任何零件變更有關(guān)于無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止的符合性應(yīng)納為重大變更的考量。

 ?。?)如JESD48-A,所有現(xiàn)存部品的產(chǎn)品中止應(yīng)通知至客戶(hù)端。

 ?。?)所有制造商將要進(jìn)行生產(chǎn)無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止的符合性產(chǎn)品時(shí)要提供通報(bào),宜提供產(chǎn)品的技術(shù)路徑圖給客戶(hù),以指明計(jì)畫(huà)的變更和履行的時(shí)間表;可行性和產(chǎn)品生命周期信息最近動(dòng)態(tài),及無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止的符合性產(chǎn)品宜詳細(xì)說(shuō)明。

  ■兼容性及測(cè)試

  成套的無(wú)鉛零件質(zhì)量認(rèn)可應(yīng)包含:

 ?。?)手動(dòng)、封裝、運(yùn)輸、使用(IPC J-STD-033A)

 ?。?)焊錫性測(cè)試(IPC/EIA J-STD-002最新版)不須清洗及水洗錫膏和波焊助焊劑應(yīng)含在內(nèi)

  (3)焊錫皆合信賴(lài)性試驗(yàn)(IPC-A-9701)

 ?。?)機(jī)械性沖擊和震動(dòng)試驗(yàn)(AEC-Q100-Rev E/Mil-Std 883)

  (5)高溫儲(chǔ)存(AEC-Q100-Rev E/JESD22-A103-A)

 ?。?)錫須生長(zhǎng)試驗(yàn)(參考Reference:NEMI Tin Whiskers Growth Tests, Rev. 4.5)

 ?。?)濕度敏感層測(cè)試MSL testing:零件濕度敏感層不宜超過(guò)最新的層,在任何情況下可行的測(cè)試宜包含舊的與新的部件的比較,濕度敏感層測(cè)試宜按IPC/JEDEC J-STD-020(最新版)

  ■零件確認(rèn)

 ?。?)所有零件宜有外部包裝盒和內(nèi)部包裝材(盤(pán)狀、管狀、滾動(dòng)條),并標(biāo)記有標(biāo)示無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止可追溯性信息,這種標(biāo)記宜同時(shí)呈現(xiàn)在零件的包裝上。

 ?。?)所有無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止零件宜有新供應(yīng)商P/N的簽核,附加在已存在的P/N結(jié)構(gòu)的前面或后面皆可接受。

 ?。?)元件的資料頁(yè)宜清晰的標(biāo)示終端焊錫組成,最大零件溫度值,建議和絕對(duì)reflow profile的溫度限制,濕度敏感值,如無(wú)此信息的資料頁(yè)呈現(xiàn),宜有清晰的參考何處能查明。

 ?。?)為確認(rèn)無(wú)鉛/危害物質(zhì)禁止產(chǎn)品之標(biāo)章與產(chǎn)品標(biāo)示之標(biāo)準(zhǔn)JEDEC JESD97 「Marking, Symbols, and Labels for Identification of Lead(Pb) Free Assemblies, Components, and Devices」(May 2004)。

  ■符合性

 ?。?)「危害物質(zhì)禁止符合性」的驗(yàn)證,需產(chǎn)生及提出文件的確認(rèn)方法與結(jié)果,優(yōu)先于危害物質(zhì)禁止符合零件的載運(yùn)。

  (2)「危害物質(zhì)禁止符合性」的驗(yàn)證批量特性窗體需提出在每一危害物質(zhì)禁止符合性零件的遞送批次中。

  (3)驗(yàn)證須依照美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)盟、歐洲信息通訊技術(shù)協(xié)會(huì)及日本綠色采購(gòu)調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)計(jì)畫(huà)等所訂定的「材料組成宣告指導(dǎo)基準(zhǔn)」處理。

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