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下一代PCB产品如何满足严格的环保要求
2007/12/5/09:02  来源:PCBCITY
 摘要:备受全球关注的WEEE/RoSH法案将于2006年7月1日正式生效,本文从原材料、制程管控及SMT后封装三个方面,多视角的分析下一代PCB环保产品,如何去满足日趋严格的环保技术要求。
 关键词:电子封装;无卤;无铅;环境保护

    引言
 自从欧盟2003年12月正式将“无铅”立法之后,全球电子业已为之带来极大的冲击,到2006年7月,欧盟关于报废电气电子设备的指令WEEE、关于在电气设备中限制某些害物质的指令ROHS和日本电子工业发展协会(JEIDA)及美国全国电气制造商协会(NEMl)有关电子封装产业的禁铅、禁卤已正式生效,投放市场的电子产品不能含有铅、汞、镉、六价铬和限制使用聚合溴化联苯或溴化阻燃剂PBB、PBDE等有害物质,这必将影响包括PCB产业在内的全球供应链的运作和相关产业的发展。我公司自1999年开始研究环保PCB产品,并成为日本松下最早认可的全球绿色伙伴厂商之一,现99%  PCB产品都已做到环保和无铅化。
 本文从原材料管制、无铅制程的选择和管控及SMT电子后封装三个方面,全面阐述了下一代PCB产品如何去满足日趋严格的环保要求。

1. 原材料的选择与管制
 众所周知,在PCB产业中,汞、镉、六价铬几乎都是不用的,或者说除了湿制程加工中的微量含有,不会被PCB厂商刻意的使用,因此在原材料和制程的选择上,只要考虑到铅Pb和卤素不超标即可符合基本的环保要求,PCB表面金属处理就是在做到无铅(<0.1%pb)上,传统的PCB(和SMT)产业中,因大量使用铅锡合金,如HAL、焊锡膏等。铅属重金属元素,在自然界中分布很广,是三种放射性元素铀、钍、锕衰变的最终产物,一旦人体的铅吸入量超过其饱和浓度,就会出现贫血、缺钙、免疫力下降等症状。
为什么要无铅焊料?
    含铅焊料的有害性:焊料所含的铅虽为全使用量的1%弱(3万/5百万吨),而有广泛扩散的可能性难于完全回收。由于环境污染,忧虑铅中毒等对人体的影响。
 在PCB工业中,卤素(氟F、氯Cl、溴Br、碘1)的应用主要在板材和油墨上。

1.1 材料的筛选
 PCB最终加工形成的成品上,主要包含有三大类物质即:板材、表面处理(金属)层和油墨。
1.1.1 板材
 常规板材FR-4、CEM-3中,因含有大量溴化环氧树脂,如四溴双酚、多溴联苯、多溴二苯醚等,在燃烧过程中,会放出极高毒性的物质,如二恶英(TCDO)、苯呋喃等,一旦被人体摄入将无法排出,极大地威胁着人类的健康。因此PCB覆铜板产业中必须以无卤基材(氯Cl、溴Br分别小于0.09%)替代,以含磷(P)环氧树脂取代溴化环氧树脂,以含氮(N)酚醛取代传统的双氰胺固化剂。
 另外,环保板材还要有较强耐热性能,能够承受无铅SMT工程260度多次高温,不变色、不分层、不变形和弯曲。
1.1.2 表面金属层
 目前业界大多采用环保焊料HASL“锡银铜”配方(95.5Sn-3.9Ag-0.6Cn)取代铅锡合金,环保PCB表面无铅涂覆层应具有高润湿流动性、较小的热应力、高温下不易于氧化等特性,便于无铅SMT的加工。另外,HASL用助焊剂亦需同步采用环保易回收型,且与SMT焊剂具有互熔性。
1.1.3 油墨
 油墨在PCB上最终保留的包括:  阻焊油墨、文字油墨、塞孔油墨,油墨的成份与板材极为相似,主要含有树脂、溴阻燃剂和固化剂,目前不少品牌油墨已经做到不含有害物,如日本太阳、台州、新韩油墨。
 油墨的选择不但要符合环保要求,而且要能承受环保无铅SMT长时间多次高温,不发生分层变色、脱落、裂纹现象。
1.1.4 无铅材料的管制
 原材料的管理是环保PCB生产中极为重要的一个环节,比如锡条,只要有含铅的锡条被误加入纯锡槽则会导致灾难性的后果,而间接物料如助焊剂的残留也不容忽视,具体可采取的对策包括:
 ①制定无卤无铅原材料的编码规则;
 ②采用颜色标识,在其外包装和内包装上印有经IQA认可的“绿色环保”标签;
 ③在仓库和生产现场,对环保型原材料要单独存放,生产现场专人添加;
 ④实现“绿色合格供应商”认证计划。

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