新一代環氧樹脂線路板高性能環保產品
備受關注的WEEE/RoSH法案，于2006年7月1日正式生效。針對這一背景，，從原材料、制程管控及SMT后封裝3個方面，多視角的分析新一代環氧樹脂印刷線路板(PCB)環保產品，提出如何去滿足日趨嚴格的環保技術要求。自從歐盟2003年12月正式將“無鉛”立法之后，電子業已為之帶來極大的沖擊，到2006年7月歐盟關于報廢電氣電子設備的指令WEEE、關于在電氣設備中限制某些害物質的指令ROHS，和日本電子工業發展協會(JEIDA)及美國電氣制造商協會(NEMl)有關電子封裝產業的禁鉛、禁鹵已正式生效，投放市場的電子產品不能含有鉛、汞、鎘、六價鉻和限制使用聚合溴化聯苯或溴化阻燃劑PBB、PBDE等有害物質。
上述“指令”必將影響包括PCB產業在內的供應鏈的運作和相關產業的發展。國內業界自1999年開始研究環保PCB產品，部分已成為日本松下等早認可的綠色伙伴廠商之一，這些廠家99%環氧樹脂印刷線路板(PCB)產品都已做到環保和無鉛化。先要從原材料的選擇與管制做起，在PCB產業中，汞、鎘、六價鉻幾乎都是不用的，或者說除了濕制程加工中的微量含有，不會被PCB廠商刻意的使用，因此在原材料和制程的選擇上，只要考慮到鉛Pb和鹵素不超標即可符合基本的環保要求，環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面金屬處理就是在做到無鉛(<0.1%pb)上，傳統的環氧樹脂印刷線路板(PCB)和SMT)產業中，大量使用的鉛錫合金如HAL、焊、鉛、錫、膏等鉛屬重金屬元素，在自然界中分布很廣，是三種放射性元素鈾、釷、錒衰變的終產物，一旦人體的鉛吸入量超過其飽和濃度，就會出現貧血、缺鈣、免疫力下降等癥狀。
為什么要無鉛焊料？因為含鉛焊料的有害性：焊料所含的鉛雖為全使用量的1%弱(3萬/5百萬噸)，而有廣泛擴散的可能性難于完全回收，由于環境污染、憂慮鉛中毒等對人體的影響。在環氧樹脂印刷線路板(PCB)工業中，鹵素(氟F、氯Cl、溴Br、碘1)的應用主要在板材和油墨上。環氧樹脂印刷線路板(PCB)終加工形成的成品上，主要包含有3大類物質：板材、表面處理(金屬)層和油墨?！〕Ｒ幇宀腇R-4、CEM-3中，因含有大量溴化環氧樹脂，如四溴雙酚、多溴聯苯、多溴二苯醚等，在燃燒過程中，會放出極高毒性的物質，如二惡英(TCDO)、苯呋喃等，一旦被人體攝入將無法排出，極大地威脅著人類的健康。
因此環氧樹脂印刷線路板(PCB)覆銅板產業中必須以無鹵基材(氯Cl、溴Br分別小于0．09％)替代，以含磷(P)環氧樹脂取代溴化環氧樹脂，以含氮(N)酚醛取代傳統的雙氰胺固化劑。另外環保板材還要有較強耐熱性能，能夠承受無鉛SMT工程260度多次高溫，不變色、不分層、不變形和彎曲。表面金屬層目前業界大多采用環保焊料HASL“錫銀銅”配方(95．5Sn-3．9Ag-0．6Cn)取代鉛錫合金，環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層應具有高潤濕流動性、較小的熱應力、高溫下不易于氧化等特性，便于無鉛SMT的加工。另外HASL用助焊劑亦需同步采用環保易回收型，且與SMT焊劑具有互熔性。油墨在環氧樹脂印刷線路板(PCB)上終保留的包括：阻焊油墨、文字油墨、塞孔油墨，油墨的成份與板材極為相似，主要含有樹脂、溴阻燃劑和固化劑，目前不少品牌油墨已經做到不含有害物，如日本太陽、臺州、新韓油墨，油墨的選擇不但要符合環保要求，且要能承受環保無鉛SMT長時間多次高溫，不發生分層變色、脫落、裂紋現象。
無鉛材料的管制非常重要。原材料的管理是環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)生產中極為重要的一個環節，比如錫條只要有含鉛的錫條被誤加入純錫槽則會導致災難性的后果，而間接物料如助焊劑的殘留也不容忽視，具體可采取的對策包括：制定無鹵無鉛原材料的編碼規則；采用顏色標識，在其外包裝和內包裝上印有經IQA認可的“綠色環?！睒撕?；在倉庫和生產現場，對環保型原材料要單獨存放，生產現場專人添加；實現“綠色合格供應商”認證計劃。
無鉛制程如何選擇和管控？目前環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層可供選擇的制程包括：電鍍Ni/Au,化學浸Ni/Au,OSP(有機助焊護劑)化學沉錫Sn，化學沉銀Ag等。無鉛制程的導入步驟：工程設計一技術開發一可靠性評價一材料采購一專案推進與技術展開。環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)的工程設計，是無鉛制程基本的考量面，CAM應考慮到SMT后制程對PCB的功能影響。圖形設計包括布線、焊接區形狀，必須做到：防止浸流插入零件離開，紅眼焊接區徑小一點；防止浸流QFP架橋QFP傾斜45%，設虛設焊接區；防止軟熔芯片分離基本上照過去一樣使保護膜(開口部靠近里面)。還要做到防止基板翹曲：也要注意基板耐熱；浸流；共通；分割。
制程的開發管理是環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)生產中重要環節，具體可采取的對策包括：環保和非環保材料做到不共線或混線生產，如顯影、成品清洗；在MI流程紙上標注環保產品印符，并在MI上簽名確認其無鉛制程，提醒現 場作業單位人員；環保產品生產設施、工裝，要納入目視管理，以顯目的標識加以區分；油墨要能承受環保無鉛SMT長時間多次高溫，故前處理、基板干燥是極為重要的環節，油墨在HASL噴錫或無鉛SMT后，可能出現孔邊油墨剝離的缺陷，主要就是孔內、板面上水氣殘留，高溫時膨脹而使油墨與銅層分離所致；阻焊油墨不允許添加稀澤劑，這樣可避免高溫情況下孔內油墨殘留溶劑急劇揮發膨脹而造成的爆孔；HASL錫槽中Cu含量控制在0.85%以下。
環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)產品的信賴試驗與非環保PCB相比，還要強化以下實驗，這也可稱為可靠性評價：可焊性實驗，可焊性試驗爐中的焊料應與無鉛環保要求SMT或HASL之焊料保持一致；熱沖擊實驗，條件-40℃/85℃/125℃3000次后無裂紋；熱循環試驗，無裂紋、縮孔出現；恒溫恒濕試驗，條件60℃90～95%RH、500小時，在長期高溫高濕下不產生金屬須生成物。
環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)在SMT電子后封裝是后一環。主要要抓好以下環節： 無鉛焊接SMT的特性，具有熔點高、低潤濕流動性、高熱應力、潤濕性差和易于氧化等特性，此錫鉛焊料要求更嚴峻的制造條件和質量管理；SMT線設計，提高預熱溫度控制SMT線速1.2-1.8M/min 傾角3-5度，并進行必要的熱補償，使SMT保持在恒溫狀態；手工補焊接，烙鐵溫度370±10℃鉻鍍層80W<3秒，預熱基材50～60℃長時間不使用烙鐵時，應擦拭臟物用新焊料潤濕端頭，然后切斷電源防止氧化；使用氮氣保護，增進制程空間、防止氧化及增進零件腳吃錫度、增進外觀的美化、減少無鉛制程因長時間高溫產生的退色情形；研究采用低熔點(125℃以下)焊料；采用軟光來(SB和RF)局部加熱工藝只對特定的零件進行高溫焊接；為客戶未來制程的標準規格，綠色大地(無鉛/無鹵化物)，空氣潔化，助焊劑過濾系統可過濾回收90%的助焊劑。
上述“指令”必將影響包括PCB產業在內的供應鏈的運作和相關產業的發展。國內業界自1999年開始研究環保PCB產品，部分已成為日本松下等早認可的綠色伙伴廠商之一，這些廠家99%環氧樹脂印刷線路板(PCB)產品都已做到環保和無鉛化。先要從原材料的選擇與管制做起，在PCB產業中，汞、鎘、六價鉻幾乎都是不用的，或者說除了濕制程加工中的微量含有，不會被PCB廠商刻意的使用，因此在原材料和制程的選擇上，只要考慮到鉛Pb和鹵素不超標即可符合基本的環保要求，環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面金屬處理就是在做到無鉛(<0.1%pb)上，傳統的環氧樹脂印刷線路板(PCB)和SMT)產業中，大量使用的鉛錫合金如HAL、焊、鉛、錫、膏等鉛屬重金屬元素，在自然界中分布很廣，是三種放射性元素鈾、釷、錒衰變的終產物，一旦人體的鉛吸入量超過其飽和濃度，就會出現貧血、缺鈣、免疫力下降等癥狀。
為什么要無鉛焊料？因為含鉛焊料的有害性：焊料所含的鉛雖為全使用量的1%弱(3萬/5百萬噸)，而有廣泛擴散的可能性難于完全回收，由于環境污染、憂慮鉛中毒等對人體的影響。在環氧樹脂印刷線路板(PCB)工業中，鹵素(氟F、氯Cl、溴Br、碘1)的應用主要在板材和油墨上。環氧樹脂印刷線路板(PCB)終加工形成的成品上，主要包含有3大類物質：板材、表面處理(金屬)層和油墨?！〕Ｒ幇宀腇R-4、CEM-3中，因含有大量溴化環氧樹脂，如四溴雙酚、多溴聯苯、多溴二苯醚等，在燃燒過程中，會放出極高毒性的物質，如二惡英(TCDO)、苯呋喃等，一旦被人體攝入將無法排出，極大地威脅著人類的健康。
因此環氧樹脂印刷線路板(PCB)覆銅板產業中必須以無鹵基材(氯Cl、溴Br分別小于0．09％)替代，以含磷(P)環氧樹脂取代溴化環氧樹脂，以含氮(N)酚醛取代傳統的雙氰胺固化劑。另外環保板材還要有較強耐熱性能，能夠承受無鉛SMT工程260度多次高溫，不變色、不分層、不變形和彎曲。表面金屬層目前業界大多采用環保焊料HASL“錫銀銅”配方(95．5Sn-3．9Ag-0．6Cn)取代鉛錫合金，環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層應具有高潤濕流動性、較小的熱應力、高溫下不易于氧化等特性，便于無鉛SMT的加工。另外HASL用助焊劑亦需同步采用環保易回收型，且與SMT焊劑具有互熔性。油墨在環氧樹脂印刷線路板(PCB)上終保留的包括：阻焊油墨、文字油墨、塞孔油墨，油墨的成份與板材極為相似，主要含有樹脂、溴阻燃劑和固化劑，目前不少品牌油墨已經做到不含有害物，如日本太陽、臺州、新韓油墨，油墨的選擇不但要符合環保要求，且要能承受環保無鉛SMT長時間多次高溫，不發生分層變色、脫落、裂紋現象。
無鉛材料的管制非常重要。原材料的管理是環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)生產中極為重要的一個環節，比如錫條只要有含鉛的錫條被誤加入純錫槽則會導致災難性的后果，而間接物料如助焊劑的殘留也不容忽視，具體可采取的對策包括：制定無鹵無鉛原材料的編碼規則；采用顏色標識，在其外包裝和內包裝上印有經IQA認可的“綠色環?！睒撕?；在倉庫和生產現場，對環保型原材料要單獨存放，生產現場專人添加；實現“綠色合格供應商”認證計劃。
無鉛制程如何選擇和管控？目前環氧樹脂印刷線路板(PCB)表面無鉛涂覆層可供選擇的制程包括：電鍍Ni/Au,化學浸Ni/Au,OSP(有機助焊護劑)化學沉錫Sn，化學沉銀Ag等。無鉛制程的導入步驟：工程設計一技術開發一可靠性評價一材料采購一專案推進與技術展開。環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)的工程設計，是無鉛制程基本的考量面，CAM應考慮到SMT后制程對PCB的功能影響。圖形設計包括布線、焊接區形狀，必須做到：防止浸流插入零件離開，紅眼焊接區徑小一點；防止浸流QFP架橋QFP傾斜45%，設虛設焊接區；防止軟熔芯片分離基本上照過去一樣使保護膜(開口部靠近里面)。還要做到防止基板翹曲：也要注意基板耐熱；浸流；共通；分割。
制程的開發管理是環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)生產中重要環節，具體可采取的對策包括：環保和非環保材料做到不共線或混線生產，如顯影、成品清洗；在MI流程紙上標注環保產品印符，并在MI上簽名確認其無鉛制程，提醒現 場作業單位人員；環保產品生產設施、工裝，要納入目視管理，以顯目的標識加以區分；油墨要能承受環保無鉛SMT長時間多次高溫，故前處理、基板干燥是極為重要的環節，油墨在HASL噴錫或無鉛SMT后，可能出現孔邊油墨剝離的缺陷，主要就是孔內、板面上水氣殘留，高溫時膨脹而使油墨與銅層分離所致；阻焊油墨不允許添加稀澤劑，這樣可避免高溫情況下孔內油墨殘留溶劑急劇揮發膨脹而造成的爆孔；HASL錫槽中Cu含量控制在0.85%以下。
環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)產品的信賴試驗與非環保PCB相比，還要強化以下實驗，這也可稱為可靠性評價：可焊性實驗，可焊性試驗爐中的焊料應與無鉛環保要求SMT或HASL之焊料保持一致；熱沖擊實驗，條件-40℃/85℃/125℃3000次后無裂紋；熱循環試驗，無裂紋、縮孔出現；恒溫恒濕試驗，條件60℃90～95%RH、500小時，在長期高溫高濕下不產生金屬須生成物。
環保環氧樹脂印刷線路板(PCB)在SMT電子后封裝是后一環。主要要抓好以下環節： 無鉛焊接SMT的特性，具有熔點高、低潤濕流動性、高熱應力、潤濕性差和易于氧化等特性，此錫鉛焊料要求更嚴峻的制造條件和質量管理；SMT線設計，提高預熱溫度控制SMT線速1.2-1.8M/min 傾角3-5度，并進行必要的熱補償，使SMT保持在恒溫狀態；手工補焊接，烙鐵溫度370±10℃鉻鍍層80W<3秒，預熱基材50～60℃長時間不使用烙鐵時，應擦拭臟物用新焊料潤濕端頭，然后切斷電源防止氧化；使用氮氣保護，增進制程空間、防止氧化及增進零件腳吃錫度、增進外觀的美化、減少無鉛制程因長時間高溫產生的退色情形；研究采用低熔點(125℃以下)焊料；采用軟光來(SB和RF)局部加熱工藝只對特定的零件進行高溫焊接；為客戶未來制程的標準規格，綠色大地(無鉛/無鹵化物)，空氣潔化，助焊劑過濾系統可過濾回收90%的助焊劑。
