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無鉛合金的發展

文章出處: admin發布時間: 2012年4月19日 人氣 6547

無鉛合金|無鉛錫合金|無鉛焊錫合金-臺錫

   “鉛”這金屬,在制造工藝上和錫的配合是最完美的金屬。當我們為了把鉛”給排出去,而研究使用其他金屬時,總不能很滿意的選擇單一的品種替代。而這就出現無數的可能品”。而由于經濟對個人以及國家的重要性,在人類開發新的可能品”的同時,許多人不忘獨占其可能帶來的經濟”效益,所以我們同時也看到許多專利”的不斷出現。據非全面的統計,我們面前已經出現了超過50種的合金類別(例如SnAgSnCu,SnCuAgSnBi等等都屬于不同的類別),其中有超過390種不同的無鉛合金配方的專利。即使在工業界中作為”標準”配方產品出售的,也已經有50種以上!
    這么龐大數量的合金選擇,對用戶來說絕對是個問題。上面我們所說的只是焊料合金部分。在回流技術的錫膏中,為了處理不同的工藝需求(例如清洗和免清洗,微間距和非微間距等),我們還出現了數種不同的配方;我們業界有超過20家焊料供應商,每家供應商都也提供數種不同的錫膏配方,而我們的焊料必須配合器件的焊端鍍層金屬材料(例如純Sn,純Ag,Ni/AuAg/Pd等等),以及不同的PCB焊盤鍍層材料(例如ENIG,OSP,ImAg等等)。假如我們以簡單的數學來算,這組合的可能數量絕對超過1萬種。這除了增加供應的混亂外,對于那些想做出最優選擇的用戶絕對是個頭痛的問題。

    所幸的是,從可行性的角度來看(不是從絕對技術的角度),我們已經逐漸的把范圍縮小。尤其在過去35年,我們的選擇方向已經較為明確。比如目前我們都知道(或至少較常聽到,SAC金屬將最可能成為最受歡迎的等等)。這樣的認同,不論是否最合理或合乎科學性,至少它給我們帶來運作和管理上的較好效益。

    從技術的角度來看,在工藝上我們已經知道沒有一種合金配方能夠具備和SnPb同樣的制造能力。這是我們在選擇無鉛技術是所必須付出和面對的問題。

    在成本上的現象又如何?成本上是會增加的。單從材料(金屬)價格的直接比較,業界認為在波峰焊接技術上,由于采用的是錫條”(全金屬),成本增加會較明顯;而在回流焊接技術上,由于錫膏的成本重點不在于金屬(錫膏中還有焊劑,以及不小的加工和包裝費),所以成本增加的比例較輕。這是為什么有些說法認為如果以回流焊接技術來評,成本的影響并不太顯著。不過在這些討論中我們忽略的是,無鉛技術帶來的間接成本的影響。

    這里的間接成本主要包括加工成本(質量和效率),返修成本,設備成本和管理等等。尤其是加工質量和效率成本,常是計劃推行無鉛中被忽略的一個重要環節。以前的文章中我曾談到無鉛的工藝難度,而就是這工藝窗口的縮小,使我們的質量損失以及停機浪費等等成本增加。這是個不可忽視的問題。

    無鉛技術在質量方面的狀況有如何?也許供應商多告訴您可行。不過如果您要和他們擬定一份可靠性保證書的話(當然包括出現問題時的賠償),我想沒有供應商會愿意和您簽訂。從我這數年來和西方專家級的研究人員的交流中,我發現的確沒有專家很有把握的告訴我們說:“可靠性沒有問題!”。他們都很小心的加上一句,“我們仍然需要進一步的研究和觀察?!敝饕脑颍箯氖驴煽啃匝芯康膶<?,都知道我們所使用的研究試驗方法,雖然可以給我們提供不少的信息,但這畢竟和實際使用的條件有出入(而這些差異是不好量化判斷的?。?。無鉛的研究雖然已經有約15年,但實際應用在產品上的,只不過5年。這不論是在時間和使用量的條件下,都無法提供我們很有信心的數據和經驗,尤其是上面我們所提到的,我們擁有這么大量的可能組合方案。不過并不是所有的消息都使我們擔心。在無鉛焊料合金的研究工作中,我們發現的一個令人鼓舞的現象,就是好些新的金屬合金,其可靠性都優于傳統的SnPb合金。其實這也成為后來人們推動無鉛的另外一個動力,尤其是在如汽車電子業等希望提高溫度和可靠性的行業中。

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