| 无铅印刷电路板 |
| 新闻出处：电子生产设备资讯网 发布时间：2007-11-15 |
转向无铅焊接对印刷电路板使用的材料提出了更高的要求——它们必需能够在更高的焊接温度停留更长的时间，这是一个巨大的挑战。无铅再流焊与锡铅再流焊相比，温度高出大约25℃、停留时间延长30至60秒；无铅波峰焊与锡铅波峰焊相比，温度高出约10℃、停留时间延长2至3秒, 因而要更加重视印刷电路板所用材料的性能。
必需重新检查印刷电路板材料的重要参数，重新测试这些材料，保证它们可以用于无铅焊接工艺。材料的测试需要印刷电路板制造商和材料供应商共同来完成。还需要与印刷电路板供应商合作，保证材料测试的全面性。在这个阶段，不需要测试各种印刷电路板的兼容性。不过，这些材料一旦通过测试并且最终被选中，需要通过再流焊、波峰焊和返工焊接，在实际条件下对印刷电路板使用的材料进行测试，看看它们是否达到耐高温的要求。
在去年，iNEMI高可靠性工作组出版了“针对复杂的、加工温度高的电子组装件在无铅制造方面的要求”。这个文献汇集了针对无铅印刷电路板的各种重要的材料特性、试验方法和建议的参数值。关于该文献的详细内容，请访问网址：www.inemi.org。
树脂的玻璃化转变温度（Tg）是指聚合物材料从坚硬状态转成柔软状态的温度。玻璃化转温度会影响热膨胀系数（CTE）和Z轴的膨胀。玻璃化转温度Tg的温度范围约在130℃至170℃之间。对所有的印刷电路板来说，建议玻璃化转温度应在140℃以上；如果印刷电路板中含有BGA，而且印刷电路板的层数在十层以上，或者长宽比比较高（超过6:1），建议玻璃化转温度应在165℃以上。但必需记住一点，仅仅玻璃化转温度是不足以说明树脂材料的耐热性。
热膨胀系数指的是在高于或者低于玻璃化转温度时产生的材料膨胀的总量，一般用温度变化摄氐一度的ppm来表示。因为Z轴膨胀会影响电镀孔的可靠性，所以是关键。Z轴的热膨胀系数大约为每度50-85ppm；在高于玻璃化转变温度时，这个数值会增大两倍到三倍。Z轴膨胀较小的材料是比较理想的材料。测试方法包括在温度高于或低于玻璃化转温度时的IPC-TM-650.2.4.24C平面内（xy）热膨胀系数（用ppm/℃表示）和IPC-TM-650 2.4.41在平面外的（z）热膨胀系数（用ppm/℃表示）。
材料分解温度（Td）通常是指树脂质量损失、分解达到最初质量的5%，从而造成层压失效（分层）的温度。材料分解温度高的材料深受欢迎。材料分解温度Td的温度范围大约在290℃至370℃。对所有的印刷电路板来说，建议的材料分解温度应高于325℃。测试办法包括IPC-TM-650 2.4.24.6分解温度，用热重分析（TGA）法测量重量损失为5%。
分层时间（T260和T288）是指一种材料在分层之前在某一温度下（T260 = 260℃、T288 = 288℃）保持没有出现分层所能够 受的最长时间。T260的推荐值为30分钟以上；使用的测试方法是IPC-TM-650 2.4.24.1。T288的推荐值是大于五分钟；使用的测试方法是IPC-TM-650 2.4.24.1（根据第6.1节修订为288℃）。
RoHS条例限制使用两种阻燃剂：多溴化联苯（PBB）和多溴化联笨醚（PBDE），这两种阻燃剂用于热塑性塑料，一般说来，它们还没有用于印刷电路板。一种被称为四溴双酚A（TBBPA）的卤系阻燃剂目前还没有禁止或者限制使用，它们主要用在FR-4印刷电路板上。IPC-WP/TR-584包含了关于印刷电路板阻燃剂的详细信息，这是一篇关于适用于印刷电路板和组装件的无卤素材料的白皮书和技术报告。
在现有的表面处理中还没有哪一个是尽善尽美的。无论哪一种表面处理，都有各自的局限性，会影响制造、可焊性、可测试性、可靠性或者质保期。随着元件和电路板的复杂程度（例如微间距、BGA、盲孔）越来越高，表面处理的选择也变得越来越困难。我们必需根据具体的产品来比较各种表面处理的优点和缺点。例如，热风焊接整平剂表面镀层完全能够满足大间距表面安装元件的需要；不过，如果需要用到微间距元件，那么热风焊接整平剂表面镀层就不是一个理想的选择。五种常见的表面处理是：热风焊接整平剂（HASL，适用于锡铅和无铅）、有机保护剂（OSP）、化学镀镍浸金（ENIG）、浸银（ImAg）和浸锡（ImSn）。
我们可以用这些标准来评价表面处理：非BGA和BGA焊点是可靠的而且是可以预先知道的；可焊性保质期（存放时间）超过六个月；表面镀层的厚度均匀而且平整；表面镀层的导电性能良好（可以用在线测试）；表面镀层通过四个焊接循环来保证可焊性，在使用免清洗助焊剂时能够妥善地把孔填满焊锡。在比较和评价五种表面处理时，没有一种表面处理能够满足所有产品的要求。根据这些标准，我认为最好的无铅表面处理是浸银和有机焊料保护剂。
结论
无铅焊接温度升高，向印刷电路板材料制造商提出了一个巨大的挑战。我们需要与印刷电路板供应商紧密合作，保证印刷电路板材料可以在无铅焊接工艺中使用。 |
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