【正文】 國、日本等發(fā)達國家投入了巨大的人力、物力，在法規(guī)的建設(shè)、產(chǎn)品的開發(fā)、市場的開拓、技術(shù)及管理等方面積累了豐碩的成果。由于 Pb 及其化合物的劇毒性，發(fā)達國家出臺了很多相關(guān)的法規(guī)予以限制和禁止。美國早在1990 年就通過相關(guān)法規(guī)，%的焊料的使用（電子行業(yè)除外）。日本1994 年的“禁止水污染法” mg/L 以下，2001 出臺的“消費者電子再循環(huán)法”要求制造商回收有害材料。對于電子無鉛化推動最大的，還是歐盟出臺的兩個相關(guān)法規(guī)：WEEE(電子電氣設(shè)備指導法令)和ROHS(有害物質(zhì)限定規(guī)定)。根據(jù)此法規(guī)，到2006年7 月1 日，部分含鉛電子設(shè)備在歐盟的生產(chǎn)和進口將屬非法，同時含鉛電子產(chǎn)品也不得在歐盟區(qū)域銷售。中國的 Pb 污染是非常嚴重的，根據(jù)2002 年發(fā)表的“零鉛工程”的報告，有30%幼兒血鉛超過國際公認的兒童鉛中毒水平。從產(chǎn)業(yè)上看，我國產(chǎn)品與歐、日、美市場關(guān)系非常緊密，發(fā)展無鉛制造刻不容緩。為了推動中國綠色電子/無鉛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部、國家發(fā)改委、國家環(huán)保局組織了大量國內(nèi)企業(yè)、學術(shù)界的人士，討論相應(yīng)法規(guī)的建設(shè)。即將推出的“電子信息產(chǎn)品污染防治管理方法”， 將與歐盟的RoHS/WEEE 接軌，明確規(guī)定2006 年7 月1 日起，禁止包括鉛、汞、鎘、六價鉻、聚合溴化聯(lián)苯（PBB）、聚合溴化聯(lián)苯乙醚PBDE）等有害物質(zhì)的使用?？梢赃@么說，無鉛產(chǎn)業(yè)的真正啟動，源于無鉛法規(guī)的完善。 無鉛制造進展迅速日本企業(yè)對電子制造的無鉛化非常積極，并視之為日本產(chǎn)業(yè)界的一次巨大機遇。日本已成為世界上無鉛元器件、無鉛材料和無鉛系統(tǒng)產(chǎn)品的最大供貨方，大多數(shù)電子加工商和組裝廠在2001 年就已經(jīng)完成了無鉛生產(chǎn)工藝的準備，從2003 年到2005 年，日本制造商將全面實現(xiàn)電子整機和相關(guān)組裝件中的無鉛化工作，2010 年，只允許極個別的產(chǎn)品使用有鉛工藝，到2015 年，完全禁止鉛的使用。以松下電器為例，2003年4 月，松下電器產(chǎn)業(yè)集團的所有產(chǎn)品已全部采用無鉛焊錫，集團下屬公司的產(chǎn)品共計12 000 種，( 一般產(chǎn)品) 、~8In(PDP 電視、筆記本電腦、車載音響)、Sn8Zn3Bi(電視機天線)(冰箱等大型家電產(chǎn)品)。美國 NEMI1999 年成立無鉛工作組，以幫助北美企業(yè)的無鉛化進展，成員包括Intel、Motorola、TI、IBM 等，北電網(wǎng)絡(luò)推出了SnCu 系無鉛電話制品。1997 年初，飛利浦公司就宣布對公司生產(chǎn)的所有消費電子產(chǎn)品采取“綠色行動”，2002 年該公司通過了正式的危險物質(zhì)限制條例。與發(fā)達國家相比，中國的無鉛產(chǎn)業(yè)還處在初級階段，部分本土OEM 廠商比如華為、海爾等已經(jīng)開始已經(jīng)運用無鉛焊接技術(shù)推出了DVD和汽車電子產(chǎn)品。 無鉛系統(tǒng)開發(fā)任重道遠開發(fā)一種新型的環(huán)保電子/無鉛系統(tǒng)涉及到方方面面的內(nèi)容。以無鉛技術(shù)為例，首先必須有被產(chǎn)業(yè)界認可的可靠焊料、相適應(yīng)的設(shè)備及工藝、建立無鉛的標準和評估手段等；其次必須對無鉛焊料相關(guān)組分進行分析，確定其使用后對生物的影響；然后是考慮新型材料及工藝對環(huán)境的作用；最后，必須考慮產(chǎn)品使用后的回收、循環(huán)利用等問題?？梢姛o鉛概念的提出和這套系統(tǒng)的建立是一個非常復雜的系統(tǒng)工程。今天，我們在討論無鉛問題的時候，更多的是關(guān)注無鉛焊料、元器件、設(shè)備/焊接技術(shù)、成本、可靠性、標準等相關(guān)問題。 無鉛焊料呈現(xiàn)系列化和多樣化從 1991 年起，NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL,PCIF, ITRI, JIEP 等組織就相繼開展了關(guān)于無鉛焊料的專題研究，耗資超過2 000 萬美元，至今仍在繼續(xù)。目前，關(guān)于無鉛焊料使用的選擇，還沒有一個統(tǒng)一的標準，通常， 系列， 較多，手工烙鐵焊采用Sn/Cu、Sn/Ag 或Sn/Ag/Cu 系列居多。在開發(fā)新型無鉛焊料的時候,必須考慮新的焊膏能夠提供與Sn/Pb 共晶合金相似的物質(zhì)、機械、溫度和電氣性能，同時合金元素的成本，原料來源的充足程度也是必須考慮的因素之一。 低溫無鉛焊料的開發(fā)一直是個熱點，如果能夠找到一種熔融溫度與Sn/Pb 共晶焊料相接近、應(yīng)用性能穩(wěn)定可靠的合金系統(tǒng)，就可以大大降低目前無鉛焊接的工藝難度，只需將先前的Sn/Pb 焊接裝置稍加改裝，就可以繼續(xù)用于無鉛生產(chǎn)，這也是企業(yè)所期待的?？上麻_發(fā)的低溫無鉛焊料，普遍存在一些問題，比如SnZn 系焊料（共晶點為198176。C），存在Zn 的氧化性和腐蝕性方面的問題。清華大學電子材料與封裝技術(shù)研究室,近年來在低溫無鉛焊料的開發(fā)中做了很多工作，并取得了重要進展。另外，關(guān)于無鉛焊料開發(fā)的各種輔助工具，也漸為人們所重視，如日本東北大學根據(jù)合金相圖規(guī)律，開發(fā)了一種軟件，對于不同合金的元素組合，給出了相應(yīng)焊料系統(tǒng)的熔融溫度，這大大方便了新型無鉛焊料的開發(fā)。目前，國際上廣泛使用的一些無鉛焊料的專利主要掌握在日本、美國廠商的手中，據(jù)統(tǒng)計，全世界關(guān)于無鉛焊料的專利有600 余件，中國只有30 余件，其中大多數(shù)是外資企業(yè)申請所有，昂貴的焊料成本對中小企業(yè)來說是一個不小的負擔。國內(nèi)的一些企業(yè)比如億鋮達、格林美等已經(jīng)開始無鉛焊料的研究和生產(chǎn)。 無鉛元器件正重點突破由于業(yè)界對無鉛焊料和設(shè)備已經(jīng)做了大量的準備工作，相對來說無鉛元器件是目前無鉛化比較薄弱的一個環(huán)節(jié)，隨著世界電子制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，為了降低成本，系統(tǒng)制造商希望能夠在中國獲得穩(wěn)定可靠、價格適中的無鉛元器件供應(yīng)。無鉛元器件的開發(fā)必須重點關(guān)注兩個問題。一是耐溫性，無鉛器件必須能夠承受高達250~260℃的溫度；同時，無鉛器件必須進行從里到外徹底的無鉛化的處理。很多封裝器件廠，目前都已經(jīng)或者正在著手建設(shè)器件無鉛鍍工藝線，比如鍍錫。除此，印制電路板的無鉛化處理也必須即刻著手準備。 無鉛設(shè)備/工藝力求精益求精無鉛和有鉛設(shè)備相差不多，但是由于無鉛焊料的熔點更高，普遍比Pb/Sn 共晶焊料的溫度高30 來度，無鉛焊接工藝參數(shù)操作空間更窄，無鉛回流焊爐必須能夠承受更高的溫度。好的無鉛焊接設(shè)備必須能夠提供非常精確、穩(wěn)定的溫度控制，以保護元器件和線路板，提高產(chǎn)能，減少能量的消耗。多數(shù)回流焊爐都具有氮氣保護，也有研究表明，合理的無鉛工藝和材料。選擇，氮氣的使用也并非必不可少的，這對于降低企業(yè)在無鉛焊接生產(chǎn)中的成本是非常重要的。日本、美國的波峰焊/再流焊接設(shè)備生產(chǎn)廠家如BTU、Furukawa、ETC 等已經(jīng)開始提供無鉛焊接設(shè)備，國內(nèi)一些設(shè)備廠商，如日東、勁拓公司在無鉛焊設(shè)備的開發(fā)方面也取得了重要進展，日東公司2000 年5月已推出了第一臺無鉛波峰焊、無鉛回流焊設(shè)備。 無鉛的可靠性正廣泛試驗無鉛焊接缺陷及可靠性的問題，既是因為工藝溫度的升高所導致的PCB、元器件的適應(yīng)性問題，很大程度上也是因為焊料組分的變化、以及器件表面無鉛化的處理所導致的。業(yè)界及許多機構(gòu)已經(jīng)對無鉛可靠性的問題做了大量系統(tǒng)的工作，對無鉛焊接出現(xiàn)的一些問題，做了許多合理的解釋，并提出了相應(yīng)的措施，比如預(yù)烘等。適當?shù)牟牧线x擇，合理而嚴格的工藝設(shè)置是提高無鉛制品可靠性的關(guān)鍵。提出一套簡單、易操作、標準化的無鉛焊接可靠性判斷標準也是目前業(yè)界所期盼的。 無鉛凸點制備有待推廣電子產(chǎn)品發(fā)展的一個趨勢是輕、薄、短、小，一些高密度的器件連接手段，如倒裝焊技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，其中的關(guān)鍵技術(shù)是無鉛凸點的制備。國內(nèi)像清華大學在化學鍍/電鍍無鉛凸點的制備方面，做了許多工作。這里介紹一種絲網(wǎng)印刷及等離子加熱法制備無鉛凸點的新工藝，它比傳統(tǒng)的電鍍等制備凸點的手段來得更為簡單、便宜。絲網(wǎng)印刷是一種非常成熟并且普遍使用的工藝，日本東京大學先端科學技術(shù)研究中心，借助這種傳統(tǒng)工藝，在八英寸硅片上得到凸點直徑100 μm 以內(nèi)的無鉛凸點，然后在等離子爐里回流成型。此種凸點制備方法，工藝簡單、成本低、投資少、可靠性高、抗氧化性好、尺寸均勻、污染少，是一種可以廣泛推廣的新型凸點制備方法。 無鉛標準尚待統(tǒng)一關(guān)于無鉛的定義，目前還沒有統(tǒng)一的標準，美國定義w(Pb)%以下為無鉛，歐洲定義w(Pb)%以下為無鉛，%屬于無鉛的范疇。屬有這些定義都不是一成不變的，它與無鉛的測試手段、無鉛技術(shù)的發(fā)展水平都有關(guān)。2001 年，英飛凌、飛利浦和意法半導體提出了世界上第一個無鉛元器件封裝的建議標準，%。隨著對綠色電子/無鉛產(chǎn)業(yè)越來越多的關(guān)注及國內(nèi)外法規(guī)的完善，中國無鉛化產(chǎn)業(yè)的春天也即將到來。很多國內(nèi)外的學術(shù)機構(gòu)，如SMTA、IPC、清華大學、中國賽寶實驗室、中國電子學會生產(chǎn)技術(shù)分會、各地的SMT 專業(yè)委員會等，舉辦了各種無鉛培訓活動，為無鉛技術(shù)的推廣提供了非常多的幫助?？偟膩碇v，無鉛化是當今蓬勃發(fā)展的綠色電子產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，企業(yè)從現(xiàn)在開始，應(yīng)積極參與無鉛技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，對綠色電子/無鉛的設(shè)計、生產(chǎn)、管理、評價、市場、標準等一整套綠色電子的發(fā)展有清楚的了解，找到自己的位置。2004年4 月份，由日本綠色設(shè)計專家團體、中國環(huán)境科學學會、IEEECPMT、中國電子封裝學會、無錫艾克柏國際微電子聯(lián)合組織了綠色電子技術(shù)/產(chǎn)業(yè)方面的國際研討會，國內(nèi)外大公司如索尼、富士通、英特爾、摩托羅拉、諾基亞、戴爾、朗訊、飛利浦、華為等近百人參加，這不僅是對綠色電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，也是對中國市場的巨大信心。2005 年的綠色電子論壇正在籌備之中。對于中國中小企業(yè)來說，無鉛化所帶來的成本的增加，還是一個比較大的問題，由于大量的無鉛焊料/元器件從國外進口，價格相對較高，一般比Pb/Sn 焊料的成本要高一倍，而30%左右的價格差異似乎是很多企業(yè)可以接受的水平，所以無鉛焊料/元器件的本土化生產(chǎn)非常緊迫。政府、研究單位、產(chǎn)業(yè)界應(yīng)該聯(lián)合攜手大力推動此事，必須加強焊料、設(shè)備廠商、系統(tǒng)制造商之間的信息交流。另外無鉛元器件的標示，產(chǎn)品的返修等也是企業(yè)關(guān)注的問題。無鉛的發(fā)展，既是技術(shù)的問題，更多的是觀念的問題，很多企業(yè)還沒有完全意識到無鉛化所帶來的實實在在的龐大市場。目前，無鉛的推動更多的是來自法規(guī)的力量，但是一個產(chǎn)業(yè)的成熟應(yīng)該依靠市場需求來引導。歐美日企業(yè)在無鉛技術(shù)掌握上進步非常迅速，無鉛市場也日趨成熟，中國企業(yè)必須立即行動起來，共同培育中國的無鉛市場。 [1] Mulugeta Abtew, Guna Selvaduray. 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