全程实施电子产品无铅生产

就目前的趋势,从世界范围看,无铅制造已成定局,势在必行.由于无铅合金与传统的Sn-Pb共晶合金比较,熔点高,工艺窗口小,浸润性差,因此工艺难度大,容易产生可靠性问题,无铅不只是焊接材料(无铅合金、助焊剂)问题,还涉及到设计、元器件、PCB、设备、工艺、可靠性、成本……等方面的挑战.因此,如何顺利地从有铅产品向无铅产品转换,关键是要加强无铅生产物料管理;正确实施无铅工艺,对制造过程中所有工序都应该按照无铅工艺要求进行全过程控制.本文主要介绍电子产品无铅生产过程.     

晶片级无铅CSP器件的底部填充材料

晶片级器件底部填充作为一种新工艺仍需进一步提高及优化，其工艺为：在晶片级器件制作过程中，晶圆底部加填充材料，这种填充材料在芯片成型时一步到位，免掉了外封装工艺，这种封装体积小，工艺简单，可谓经济实惠。然而，该新型封装器件面临一个严峻的考验，即：用于无铅焊接工艺。这就意味着：即要保证器件底部填充材料与无铅焊料的兼容，又要满足无铅高温焊接要求，保证焊接点的可靠性及生产产量。 近期为无铅CSP底部填充研发了几种新型材料，这些填充材料滴涂到晶圆上，呈透明胶状（半液态）物质，经烘烤，呈透明状固态物质，这样分割晶圆时可保证晶片外形的完整性，不会出现晶片分层或脆裂。在这篇章中，我们探讨一下烘烤对晶圆翘曲度的影响？烘烤是否引发底部填充材料的脆裂？以及回流过程中底部填充物的流动引起的焊料拖尾问题？因为底部填充材料即要保证焊料不拖尾，又要保证焊点的可靠性，及可观察到的焊料爬升角度，同时，底部填充材料的设计必须保证烘烤阶段材料的流动，固化情况处于可控工艺窗口之内。另外，底部填充材料与焊接材料的匹配标准在本中也有讨论。[编按]     

有铅与无铅混用问题举例

首先，有铅工艺遇到无铅元器件。 有的SMT加工厂，虽然还没有启动无铅工艺，但是也遇到了无铅元器件、特别是BGA／CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了，因此采购不到有铅器件，这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕，因为可以通过提高焊接温度，一般提高到230—235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺，因为目前过渡阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用，其可靠性还是可以被接受的。但是最糟糕的是无意中遇到了无铅元器件，生产前没有发现，生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺，结果就非常糟糕，因为有铅焊料和无铅焊端混用效果最差。     

无铅器件逆向转化有铅器件工艺

通过对有铅焊料与无铅器件混用的工艺性问题与质量问题进行分析,论述了无铅器件逆向转化为有铅器件的必要性;介绍了无铅器件焊端材料以及对逆向转化工艺的影响;提出并重点论述了有引线无铅器件、无引线无铅器件和球形焊端无铅器件逆向转化为有铅器件的工艺方法.     

绿色电子制造的挑战与无铅产品设计应考虑的问题

当前的“电子产品无铅化”是绿色制造的重要任务之一,目前正处于从有铅产品向无铅产品过渡的特殊阶段。无铅不只是焊接材料的问题,还涉及到设计、元器件、PCB、设备、工艺、可靠性、成本等方面的挑战。本文简要介绍电子产品无铅化的概况,并着重介绍无铅产品可靠性讨论及无铅产品设计应考虑的问题。     

从有铅向无铅焊接过渡阶段问题分析

目前正处于从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印制板、元器件、检测、可靠性等方面的工艺问题都是难以回避的难题。本文全面分析了无铅焊接的现状、无铅焊接的特点和相应对策及过渡阶段存在的主要问题。     

航天电子产品无铅焊接工艺和实施方法探讨

当前国内外ROHS指令已开始执行，由于铅对人体危害严重，指令法定所有的电子设备中禁止使用铅等有害物质。近来无铅焊接已在全球推广。在此大环境下，航天系统也免不了受到冲击和影响，如有不少单位，从国外采购的元器件，大都已采用无铅镀层，工艺人员仍采用有铅工艺，设备，标准，进行有铅，无铅器件混合组装，导致了某些型号的产品，重复出现焊接的质量问题。 无铅焊接是大势所趋，航天电子产品也只有顺应潮流，学习总结国内先进的无铅焊接工艺，合理的选择焊料，印制板涂层／镀层，制定无铅焊的标准，保证电子产品采用无铅焊接工艺的质量。     

电子制造走向无铅化 可靠性难题急需破解

电子制造业中大量使用的锡铅合，金（Sn／Pb）是污染人类生存环境的重要原因之一，世界各国都在推行电子制造领域的无铅计划。目前，电子制造正处于从有铅向无铅材料过渡的特殊时期，无铅材料、印制板、元器件、检测、可靠性等方面都没有标准，在无铅工艺方面，我国目前还处于比较混乱的阶段。由于有铅和无铅混用时，特别当无铅元器件遇到有铅工艺时会发生严重的可靠性问题。     

铅焊接工艺的五个步骤

采用无铅焊接材料，对焊接工艺会产生严重的影响。因此，在开发无铅焊接工艺中，必须对焊接工艺的所有相关方面进行优化。Georze Westby的关于开发无铅焊接工艺的五步法有助于无铅焊接工艺的开发和工艺优化。     

无铅工艺的标准化进展 (待续)

无铅工艺是一个技术涉及面极广的制造过程,包涵设计、材料、设备、工艺与可靠性等技术。因此,无铅工艺的标准化工作需要全行业众多企业和研究机构的共同努力。工艺相关要素的标准化可以大大降低生产成本和社会成本,加速产品进入市场的时间,促进技术的交流和进步。综述了国内外无铅工艺实施有关的原材料、元器件、PCB、工艺以及可靠性方面的标准化进展情况。并对无铅化的标准体系进行分析,对无铅化标准的发展情况进行了阐述。     

无铅工艺的标准化进展（续完）

无铅工艺是一个技术涉及面极广的制造过程,包涵设计、材料、设备、工艺与可靠性等技术。因此,无铅工艺的标准化工作需要全行业众多和研究机构的共同努力。工艺相关要素的标准化可以大大降低生产成本和社会成本,加速产品进入市场的时间,促进技术的交流和进步。综述了国内外无铅工艺实施有关的原材料、元器件、PCB、工艺以及可靠性方面的标准化进展情况。并对无铅化的标准体系进行分析,对无铅化标准的发展情况进行了阐述。     

电子组装中的复杂技术

随着电子产品向小、轻、薄、多功能方向的快速发展,新型元器件不断出现.新型元器件由于其封装特殊,价格昂贵而且易损坏,因此组装工艺技术复杂.由此引发了组装设备、工艺、工装、材料、检测、返修等一系列的问题.从CSP器件组装技术、BGA器件的组装技术、0201无源零件组装技术、光电子器件组装技术和无铅焊接技术等方面介绍了电子组装中的复杂技术.     

QFN器件在无铅焊工艺中湿热导致的界面开裂失效研究

界面开裂是塑封IC器件的主要失效模式之一。电子封装用高聚物具有的多孔特性致使封装材料易于吸潮。在无铅回流焊工艺中，整个器件处于相对较高的温度下，致使高聚物吸收的潮湿会膨胀并在材料内部空洞产生很高的蒸汽压力。界面开裂在热机械、湿机械和蒸汽压力的耦合作用下极易发生。本文的主要目的就是研究无铅回流焊工艺中，温度、潮湿和蒸汽压力耦合作用对QFN器件开裂失效的影响。文章对塑料封装QFN器件从168小时的JEDECLevell标准（85℃／85％RH）下预置吸潮到后面的的无铅回流焊的整个过程进行了有限元仿真，并且对温度、湿度和蒸汽压力耦合作用下裂纹的裂尖能量释放率也通过J积分进行了计算。论文的研究结果表明QFN器件吸潮后封装体界面的潮湿成为界面开裂扩展的主要潜在因素，EMC材料、芯片和粘合剂的交点处应力最大，在该处预置裂纹后分析表明回流峰值温度时刻裂纹最易扩展且随裂纹长度增加扩展的可能性在提高。     

倒装焊封装中无铅焊点在封装工艺中的热机械力学分析

采用粘塑性Garofalo—Arrhenius模型描述无铅焊料的蠕变行为，确定了96．5Sn3.5Ag焊点材料的模型参数。采用与固化过程相关的粘弹性力学模型描述倒装焊底充胶的力学行为。利用有限元法模拟了无铅板上倒装焊在封装工艺及热循环条件下的应力应变行为。结果表明由于无铅技术在封装中的引入，封装工艺对倒装焊器件的影响更为重要。     

Ⅴ．无铅电子组装

多年来，无铅工艺的重点已经发生了变化，实施无铅工艺的进程比我们想象的还要快。90年代初期，出于禁止铅的使用的立法方面的原因，加之存在一些工艺上的问题，又顾忌会提高生产成本．电子业不能积极转向寻求替代品。最近的一些讨论推崇环保产品及无铅合金的高温特性得以改善后的商业优势。供应商为应对可靠性和工艺方面的挑战而提出的解决方案电起到了一定的作用。这些讨论促使电子业积极响应，开始制造无铅产品。     

飞利浦电子推出一整套100%无铅塑料表面安装小信号分立器件

皇家飞利浦电子公司宣布推出一整套100%无铅封装的塑料表面安装小信号分立器件(SMD)产品。在这些产品中,锡铅镀工艺将被纯锡塑工艺(100% Sn)取代,以迎合开发有利于环境保护的产品的市场趋势。 随着飞利浦在塑料SMD中小信号分立器件向无铅化的转变,很快其所有玻璃和陶瓷产品也将进一步无铅化。此变化比新法律所规定的制造商在2006年7月以后只能生产无铅产品的期限大大提前,从而为客户提供足够的规划和测试新产品的时间。飞利浦电子推出一整套100%无铅塑料表面安装小信号分立器件     

线路板（PCB）制成组件是无铅化关键环节

我们知道在行业中,锡铅焊料是非常重要的材料。然而由于中国《电子信息产品污染控制管理办法》（以下简称“中国（RoHS”）以及相关环保法规的实施,含有铅等6种有害物质的材料或工艺都将被禁止使用,锡铅焊料中由于含有高含量的铅而将被逐步禁止使用。在电子电器制造业,从材料到元器件到组件再到整机设备,上下游关联紧密,而向无铅化转换的过程中最关键的环节是线路板制成组件环节。在这一环节中,无铅焊锡带来三个难点,一是熔点温度升高,会导致热的损伤;二是由于零部件的耐热问题导致了工艺窗口非常小,工艺控制不当产品质量就会下降;三是材料的低湿润性使得无铅材料质量会下降。     

焊料应满足无铅和效益双重要求

对于电子组装制造商而言，无铅电子组装技术主要针对印刷电路板级组装，即使用的单元材料达到无铅的标准，同时使用符合无铅规范材料的设备和工艺以及最终产品达到必需的可靠性要求。其中，在印刷电路板级细装过程的浸焊、波峰焊及回流焊等焊接工艺中，锡丝、锡条、锡膏是最广泛使用的电子焊接焊料，因此拥有广阔的应用市场。对于这类焊接材料，焊料合金成分对于产品的价格、品质性能和效率起着决定性的影响。因此，电子产品制造商迫切需要一种在成本、质量和效率三者之间取得平衡的无铅焊料满足市场对于无铅和效益的双重要求。     

无铅技术系列文章六：无铅器件

前言： 上两期我们谈论了无铅焊料合金以及PCB焊盘上的镀层材料。这次我们来看看形成焊点另外一端的器件焊端材料，以及器件封装材料在无铅技术中的问题和考虑等等。使用在PCBA上的器件种类繁多，我们只谈常用的无源器件以及半导体封装类的。     

了解与加快无铅材料的UL认证审核过程

生产和装配经过无铅表面处理的线路板．可能需要进行UL测试．本文描述在实现需要UL认证的无铅产品时必须考虑的基料．表面处理和工艺变革，此外．还对如何规划、如何更快地通过UL认证审核过程提供了建议．