无铅及RoHS执行并未走远 来自前线的问题

7月1日来了又离我们远去，但RoHS指令并未走远。事实上中国正准备于2007年3月1日起实施其自己的RoHS版本。MII Methods Law对于这一指令仍须进行一些澄清，但将需要对产品进行禁止物质测试，产品须随附一份测试报告和一个标志。相对于欧洲指令来说，这似乎的确要苛刻得多。

2006年里，Kester一直都在忙于帮助装配商实施无铅转变。对于那些未受豁免的公司来说，它们似乎的确在全面展开这一转变。但是，即使是受到豁免的公司也正在寻求或实施一些无铅生产线。这些受豁免的装配商积极动作的激励因素是什么？可归为如下几种：

——含铅零部件可能被淘汰——无铅焊接中诸如BGA（球栅阵列）等无铅零部件似乎更为可靠——竞争或市场压力——规范管制计划的全球整合，包括中国、韩国、泰国、加拿大——含铅焊料豁免可能为暂时性豁免——即使允许含铅，其它5种禁止物质可能不会被准许

最近于多伦多国际无铅会议（由Toronto CMAP大学举办）上递交的一篇论文对以上各项进行了充分的说明。此论文作者为天弘（Celestica）的首席技术官Dan Shea，他详细叙述了连受豁免装配商都应认真关注绿色制造的原因。他的论文名为"您猜得到吗？RoHS豁免是不存在的！"，其详细指出了暂时无须执行转变的装配商所面临的诸多挑战。

我们一直都听说铅仅仅是所有使用物质中的一小部分，而许多人都提到含铅电池是我们所使用的一大公害。不错，含铅电池使用了大量的铅，但这些电池拥有适当的回收措施，所有的铅都得到了再利用，而塑料被用于旋转熔炉再利用工艺，酸性物质得到回收，而极性终端下的不锈钢螺母也被用于再利用工艺。

此过程中无有害物质逃逸至外界，而电子和电机产品则不一定。

如前几期一样，此文汇集了客户提的一些问题。由于每个问题涉及诸多方面，因而此处仅给出概括性答案。若需要更多信息，请联系Kester获取更多帮助，或访问我们的网站www.kester.com，网站还提供了之前的所有文章。由于大多装配商刚开始转向无铅装配，这些文章仍然非常适用。

以下为2006年夏季期间提出的一些常见问题。

2006年5月，IBM公司的Matt Kelly在CMAP无铅会议上发表了有关此话题的优秀论文"中国环境产品规章带来的行业挑战"。该论文是对此规章的完整概括。

该指令的主要行动是创建了一份将须遵守该规章的产品目录，标注了顺应该规章的产品、对产品被禁物质内容发布了一份测试报告、在中国公认的实验室对产品进行测试并使用了特定的无铅焊料。

许多装配商都在同一地点进行含铅和无铅焊接，怎样做才能避免交叉污染？

这一问题在装配商刚刚完成转变的审核中出现得更为普遍。在无铅波峰操作中铅可造成严重的破坏。无铅锡条的铅含量须小于0.05%，而RoHS的限度为0.1%。若无意多添了两只1磅的锡63铅37的锡条，铅级别将升高至超过RoHS限度。移除波峰炉中的铅不存在可行的方法，因而将需要倾卸炉中物或进行多次稀释。

低于2%的少许铅含量似乎不会影响接点的坚固度，但当以无铅焊料焊接含铅部件时，无法准确得知这一情况，其次，若焊接时由于温度不足而发生分离问题，那么接点的特定部分可能出现更高含量的铅。这可能导致可靠性降低。这使用于诸如回流、波峰、手工焊接和返工等所有焊接情况。

避免交叉污染要做的第一点是完成对所有操作员的培训。这包括执行无铅和含铅装配的操作员。通过使用大型标示牌、绿色工作点席垫来区分无铅工作区，按无铅标记来识别设备，并确保能清楚识别无铅或RoHS零部件和构件，此处一些公司使用了绿色RoHS顺应标签。

总而言之，下列要点可用作避免混淆的一个良好的起点。

——识别带有无铅和含铅记号和标记的设备——使用形状为三角形而非矩形的无铅锡棒，通常为Sn63Pb37——使用不同包装的焊接产品——利用不同颜色的焊渣容器来容纳无铅和含铅残渣——对所有采购和工艺人员进行培训，使其了解供应商使用的含铅和无铅鉴别系统，如IPC-1066或JES-D97——对所有工艺人员进行培训，使其了解无铅和含铅、焊接前后组件的区分过程。——识别无铅但不一定顺应RoHS或非无铅工艺的零部件——如有可能，使用带三角形封盖的焊锡炉以避免无意将含铅锡条添加至炉中——定期分析焊锡炉的主要成分及铅和铁含量——在构件和板包装上使用绿色"RoHS顺应"标签——使用绿色席垫来区分无铅工作区——以绿色条纹鉴别无铅焊接站点，区分含铅工作点——鉴别仅用于无铅的模板，尤其要确定手是否清洁干净——鉴别或隔离需要进一步加工或手工焊接的无铅和含铅组件——隔离并鉴定含铅和无铅成品

在清洗焊接组件时，无铅和含铅组件可以在同一清洗器中清洗吗？

首先需核实的事情是目前的清洗工艺和化学制剂能否真正清除所有无铅残渣。无铅焊剂残渣将需要更高的温度。在回流焊接过程中，更高的峰值温度——范围为240至255°C较为典型。在波峰焊接应用中，更长的接触时间和更高的炉温较为普遍。手工焊接中，更高的接触温度可能高达800°F。这可能导致部分残渣发生炭化，或焊剂树脂发生聚合，可能导致清洗困难。

询问制造商在经过较高温度处理后该焊剂残渣是否能被轻易洗净。例如，Kester与清洗解决方案制造商紧密合作以检验交叉兼容性。从焊接和清洗的角度看，设计来用作无铅操作的材料将得到验证，看其是否支持无铅工艺。

若在您当前工艺中此种焊剂可有效清洗含铅和无铅焊接组件，则其为可用。铅十分溶于水和大多清洗溶剂，因而其将不会污染无铅产品。

检查离子清洁度始终不失为一个好办法，尤其是检查较高活动性水洗式焊剂。在无铅焊接中，较高温度可能增加清洗后离子残留的风险。在转换焊剂成分后检查离子污染级别一直是有效的实践。

能否在同一清洗器中清洗沾染了无铅焊膏或含铅焊膏的模板呢？

相同的模板清洗解决方案可清除含铅和无铅焊膏残渣。含铅和无铅焊膏中使用的树脂和催化剂通常是来自相同的化学制剂家族，且清洗化学制剂在多数情况下无须改变周期时间和温度就能清除残渣。

铅污染对于模板清洗机来说应该不成问题。

若手工清洗模板会比较费力，且确保去除所有含铅焊膏微粒至关紧要。检查模板孔十分重要。由于粉末直径减小了，清洗变得更加困难。通常最好是无铅工艺模板不要用于含铅工艺。

有关无铅装配中使用的零部件和构件方面，从供应商处获得的信息仅涉及RoHS顺应吗？

最近的一次无铅波峰构造中，一只连接器在焊接后出现了微小的塑料裂化。经检查后发现该连接器为无铅，但未设计用作较高温度的无铅波峰焊接。

一只零件的末端可能涂有无铅涂层，但它在无铅回流、手工焊接或波峰焊接过程中不一定能承受附加的热度，尤其是在使用了较长的接触时间时。

湿度灵敏性级别对于密封的SMD来说也很关键。须进行无铅回流的一些元件的车间寿命可能被缩短。为避免焊接过程中发生分层、"爆米花"和模具应力等现象，可能需要进行烘干这一程序。了解潮湿敏感度 (MSL) 级别很重要。

其它构件可能经过了镀锡，但无法承受较高的温度，从而难免炭化、变色或在极端情况下熔化。

除无铅和RoHS顺应外的其它问题包括：

——最高处理温度——末端涂层类型和成分——无铅装配的MSL级别——镀锡层下使用镍来减少锡须生成

应选择哪种无铅波峰焊料？ 有两种受欢迎的选择——SAC305和锡铜焊料。另一个选项是低银SAC，即SACX。当前60%的装配商都决定使用SAC焊料，约20%的装配商选择了锡铜焊料。其他的人仍未做出决定。

SAC305的优点是其拥有更多的数据证明其可靠性和处理工艺。锡铜焊料此时可用的数据较少。但是，双方在无铅波峰焊接界中都占据了一席之地。

SAC305含3%的银，因而其成本更高，使其运营成本比锡铜焊料要高得多。润湿平衡法测试中的润湿速度显示锡铜焊料的速度慢于SAC焊料。这意味着使用SAC焊料时传输速度更慢、接触时间更长。这对于较厚的超过0.093英寸的板来说是个更大的问题，或对于焊接诸如OSP（有机焊料防护）板等已经过先前的加热循环的板来说很困难。

波峰应用中SAC305的一些特性概括如下：

——可用信息更多——高运营成本——无专利——较锡铜焊料更快的润湿 ——粒状表面——接点表面更高的热撕裂机率——较锡铜焊料更高的氧化率，带残渣缩减器——较高的铜溶出度——较高的铁焊锡炉溶出度

锡铜焊料的一些特性（诸如K100LD）如下：

——较低成本——较少残渣——较小表面收缩影响——光亮的焊接点——较低的铜溶出度——焊锡炉中较少的铁浸析——维护成本减少

值得一提的是上述信息将SAC305与Kester的K100LD焊锡条进行了对比。该专利未决的合金在铜溶出率方面胜过了所有其它无铅焊料。其为带特殊添加剂的锡铜焊料，实现了卓越的润湿、更少的残渣和极低的铜溶出度。

我应选择怎样的无铅镀锡焊料？

焊料镀锡也适应于SAC305和锡铜焊料。关键是拥有良好的可焊接表面，且SAC305和锡铜焊料都须为无铅且能轻易焊接的表面。

锡铜焊料是成本最低的选项，且若此合金含有镍搀杂剂便可制造出光亮的涂层。

此工艺中使用的稍高浸锡温度对润湿速度不产生影响。但是，选择带特定添加剂的锡铜焊料能减少基层金属的溶出，从而减少末端浸析，免去焊接炉的维护。

在尤其薄的末端的镀锡过程中，K100LD的较低溶解度是一个潜在的优点，且增加了镀锡的可靠性。

随着时间的推移，更多问题定将出现。请耐心等待更多的答案来协助那些位于无铅装配前线的人们。