无铅工艺过程控制

HEATS

向无铅电子组装转换已经讨论多年了。欧盟RoHS和WEEE指令现在都确定了最后实施期限。许多电子制造商已经实施了无铅工艺生产，另外有许多制造商正在艰苦努力学习这一转换所需学习的东西。也有制造商还处于了解无铅工艺的开始阶段。

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　　对于工艺工程师来说，现在该是了解构成SMT生产操作的各工艺过程中需要什么的时候了。处理无铅生产的工艺工程师需要更加关注工艺过程细节。无铅工艺中的工艺窗口、工艺公差和允许误差幅度都更小。工程师正在开发既需要提高再流温度同时又与锡/铅焊料一样不会润湿和扩散的焊料。焊料温度提高导致操作的焊接工艺更接近许多元件的温度公差。而这些无铅材料的润湿特性是SMT制造工艺关注的另一方面。

　　应用最为广泛的锡-银-铜合金(SAC)再流温度比锡/铅合金约高34°C 。对于锡/铅焊膏，我们必须研究和了解所使用的焊膏的各个方面。焊膏中使用的焊剂是复杂的化学产品，使得焊膏各有特色。当工艺工程师在无铅焊膏再流温度与元件的温度公差之间的狭窄范围内进行操作时，他们必须了解能在可能的最低温度下形成可能的最佳焊点所需的加热周期或“温度曲线”是什么。另外这必须在最少的时间内完成。工艺工程师必须明确焊膏模板寿命、储存要求和印刷速度。

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　　在引进无铅焊料之前，工艺工程师需要对产品中使用的元器件有清晰的了解。如果我们使用微型元件，如0201或0.4-mm 芯片级封装(CSP)、细间距方型平面封装(QFP) ，或者使用复杂元件，如柱栅格阵列(CGA)、大型球栅格阵列 (BGA)， 就应该关心连续组装这些元件的焊膏印刷工艺能力、元件贴装和再流焊。我们很少研究元件规格以确定元件的最大温度公差或最大升温率（度/秒）。虽然我们明白这些温度规格相当重要，但锡/铅焊料的再流温度几乎从不会超过允许的最高温度，也很少会超过允许的最大升温率。我们也不关心元件引线上的涂层，因为我们知道，在大多数情况下，它是与我们的锡/铅焊料兼容的。我们关心的主要是元件-引线涂层仍是“清洁的”（没有氧化物）和可焊的。

　　采用无铅材料，工艺工程师需要了解用在每个产品中的每个元件的规格。假定元件的温度公差和引线涂层与无铅制造工艺兼容就是一个错误。这样就可能生产出许多不能通过内部测试的产品，或者一旦发送到客户手中会过早发生故障的产品。在产品生命周期的早期发生的故障是成本最高的缺陷，将导致价格昂贵的修理、客户投诉及客户流失等严重后果。