业界人士探讨无铅话题

业界人士探讨无铅话题

    夏明威：要达到RoHS标准的主要风险来自库存管理方面，因为客户会以不同的进度从标准材料转向采用RoHS材料，有时甚至不会做出通知。另一个在过渡早期出现的风险是要确保建立和完善RoHS材料的质量合格验证。除了成本外，风险还包括与制造相关的产品可*性问题，以及那些还未达到RoHS标准的替代产品引发的环境和健康问题。

　　在预算过程中，我们已把RoHS标准涉及的相关成本计算在内，并不断地努力削减成本，也与供应商紧密合作，进一步降低与达到RoHS标准相关的成本。事实上，Actel经已能以与标准器件相同的价格提供符合RoHS标准的产品。

　　Peland Koh：的确有些EMS/CM厂商似乎期待着全盘采用由用户指定的无铅工艺，还有一些厂家则显然并没有意识到改用新锡膏配方所带来的挑战，仅仅在现有的制程中直接加入新锡膏并不能保证一定成功。至少，工程人员应该对计划采用的材料、网板和工艺参数组合进行评估，以便及早发现主要的问题所在。

　　举例来说，无论哪个品牌的铅锡膏最适合您的制程应用，都不能理所当然地认为这家供货商也可提供合适的无铅锡膏。随着时间推移，各种无铅锡膏配方和装配制程将会融合。

　　不少人以为无铅转变只是从一组材料直截了当地转换成另一组材料。然而，DEK的研究显示事实并非如此，当中的许多工艺也都需要改变，包括丝网印刷设定、元器件贴装和回流焊等。为了重新取得有铅工艺所达到宽泛的工艺窗口，必须进行相关研究。

　　徐家麒：多年以来，飞思卡尔一直在进行封装的重新设计，以满足JEDEC的无铅封装峰值温度(PPT)标准，同时确保达到3级或更高级别的潮湿敏感度(MSL)。飞思卡尔经常需要更改导线架和导线架产品上的塑封材料，同时进行150℃、1小时的后烘。BGA产品经常需要新的基质、环氧和塑封材料。

　　飞思卡尔没有关于无铅定价的公司政策，定价决策是针对每种产品制定的。随着生产从有铅向无铅的转化，飞思卡尔将保留评估定价的权利。

　　Jayant Bhat：我们面对的挑战是如何赢取客户的信任，令他们相信美国国家半导体的芯片不但符合RoHS标准，而且量和可*性也符合他们的要求。此外，我们也要为所有产品重新申请认证，以确保全部符合RoHS标准。

　　改用无铅封装之后，初期阶段确实会令成本增加一点，但只要无铅封装开始批量生产，规模经济所产生的效益便会抵销增加的成本。

　　薛智峰：无铅温度曲线的最高温度约比传统有铅焊膏工艺温度高25～35℃。器件整体系统受到增加温度的压迫而产生可*性风险，包括器件模塑料损坏、器件内部损坏和器件内部分层。

　　为了减少可*性风险，工程师须确保器件适合无铅工艺。确定最高回流温度额定值是否达250～260℃很重要。而且，无铅工艺的湿度灵敏性等级可以更低。利用液相线温度以上最低的顶点温度和间隔将减少镀金属的金属间化合物的形成及浸出。充分焊接所有构件需要充足加热，还有必要仔细平衡温度曲线图。

　　芯片无铅的成本变化取决于模塑料成本的变化，模塑料成本不变，芯片成本就不变。但是耐高温材料还是要涨价，根据材料的可*性不同，封装成本的涨幅在20%～100%之间。从有铅到无铅的转化，是大势所趋，无铅所具的环保意义远远大于价格的变化。由产业链上游引起的成本变化，对于所有芯片厂商的影响都是一样的，不会因为成本上涨而使我们的竞争力受损。同时我们的客户更关心产品的可*性。

　　凯伦·摩尔：对制造商而言，最大的顾虑还在于成本，除了焊料本身成本上升外，由于元器件、连接器等需要能够承受更高的焊接温度，要用到不同的材料，这些都会牵涉到成本提高。

　　Andrew Whittard：我们尚未见到无铅产品的风险。然而，一些工艺的改变是必须的(比如焊料温度)。我们目前的研究表明较高的焊接温影响了许多表面贴装的设备。建议将封装顶部的最高温度控制在245℃以下。我们仍在不断努力提高产品对高焊接温度的抗耐性。此外，飞利浦半导体正在研究陶瓷和玻璃元件的机械压力和破裂--SAC比基于铅的焊料更坚固。尽管无铅产品的成本略有点高，但其最终售价没有增加。

　　无铅化工艺

　　Kathleen McLaughlin：ADI采用了业界常用的无铅解决方案，与目前的无铅焊接工艺保持兼容。ADI的镀锡工艺比较成熟，而且成本较低，与有铅和无铅焊接工艺保持前向和后向兼容，在电气、机械和浸润性能上可达到有铅焊接的水平。ADI注重解决客户的向后/向前兼容性。对于引线框封装，由于电镀和封装材料已经转为无材料，不会出现后向兼容性问题。无铅的BGA封装无法向后兼容，在较低温度下进行回流焊时，有一些问题需要注意。

　　麦满权：为转向无铅工艺，安森美半导体改变了内部制造工艺和我们客户的板封装工艺。无铅还影响了我们的电镀工艺，电镀材料由铅锡转变为雾锡。我们客户的回流焊工艺也受到无铅化的影响。无铅回流焊的温度比当前回流的温度要高出许多。我们的无铅器件在260℃下进行了验证，证明了我们的产品在更高温度下的可*性。

　　Anne Katz：IDT已经有合格的纯锡电镀工艺和无铅焊球，并开发了一种始终可应用于公司装配转包商及其内部的工艺。为了满足行业标准的无铅要求，所有IDT引线框产品现在都使用镀纯锡的端点。

　　转向无铅镀的一个挑战是潜在的晶须生长。所有IDT绿色镀锡产品都是在150℃下退火一小时。这种烘烤可保证铜锡金属间的晶粒内而不是在晶界形成一致的生长，这样有助于降低使电镀之间的压力，避免须腿的增加晶须生长。因为无铅焊需要更高的熔点，所以使用这些焊料的元器件必须能够承受更高的回流焊温度。IDT已经将其整个产品线转向更高的260℃回流焊温度要求，并已证明在260℃回流焊温度下，所有的封装均满足目前JEDEC湿度等级要求。

　　IDT早在1999年就启动了“绿色”环境规范计划，建立了一个超越RoHS要求的环境规范计划。IDT将继续以“绿色”或RoHS封装供货，并将和其用户一起评估新的“绿色”封装政策，以保证满足不断发展的环境要求。Paul Chantalat：微颗粒纯锡材料涂层是凌特公司标准的无铅处理工艺。我们的无铅产品符合我们客户现有的板焊接工艺，以及更新的无铅焊接工艺。

　　郭裕亮：对飞兆半导体绝大部分器件而言，受影响的工艺主要是电镀。我们把电镀材料从原来的锡铅改为纯锡电镀材料，并按工艺中对相关化学处理的需要进行调整。

　　夏明威：Actel所有绿色、无铅和符合RoHS标准的封装均保证提供与标准封装型号相同的优点和功能，如高安全性、低功耗和固件错误免疫力。Actel还采取额外的质量优化措施，使其无铅封装能象标准封装一样在相同的潮湿敏感度(MSL)环境中工作。

　　Peland Koh：所有产品都会与从前一样进行制造和提供服务。例如，我们经验丰富的全球应用工艺工程队伍在巩固DEK在无铅工艺知识和工程发展方面，占据了举足轻重的地位。队伍中的应用工艺工程师还经常地与客户在现场紧密合作，因此已准备好客户分享他们的第一手经验。

　　徐家麒：飞思卡尔将把其系列产品转化为符合RoHS标准的产品，以满足高温(无铅)板贴装处理的要求。导线架产品将迁移到带有雾锡(Sn)镀层的无铅封装。BGA产品将采用SnAgCu焊球，其成分符合RoHS标准。

　　Jayant Bhat：一直以来，铜引线框架封装的电镀层都采用铅锡作为电镀料。此外，micro SMD、PBGA及FBGA等阵列插入式封装一向以铅锡作为焊球的焊料。美国国家半导体的引线框架封装已不再用铅作为电镀料，而改用冰铜锡。micro SMD封装也不再用铅锡作为焊球的焊料，而改用锡银铜合金；PBGA及FBGA封装则改用锡银合金。

　　薛智峰：芯片制造受到RoHS指令影响的环节在于采用无铅引线框的涂层、耐高温材料。这些环节均出现在封装过程，所以我们要求封装厂提供无铅的测试报告，来保证产品无铅。

　　Tim Chaudhry：无铅封装有两个主要问题。第一个是提供可用于在无铅表面贴装工艺中产生可*焊点的端子(焊球或引线)。第二个问题是保证封装能够承受通常与无铅表面贴装工艺相关的更高的处理温度。Broadcom无铅引线框架封装采用了无光100%锡(Sn)引线涂层，无铅BGA封装的焊球成分是Sn/Ag/Cu(96%Sn、3.5%Ag和0.5%Cu)。

　　潮湿敏感度(MSL)与产品相关，Broadcom能够提供潮湿敏感度与有铅产品相同的对应无铅产品。

　　Andrew Whittard：基于多年使用纯锡对半导体封装导线/线端进行涂层的经验，我们知道锡对于那些目前正在使用锡铅合金进行涂层的产品而言是一个合的替代选择。我们曾研究过将锡用于晶须化，结果证实这一尝试是成功的。针对所有封装的更为广泛的测试目前已完成。

　　纯锡、镍钯金合金和SACS是锡铅合金非常兼容的替代品，因此它们也是我们倾向的解决方案。在一些特殊情况下，例如纯锡不适用的时候，我们也会提供其他合金。对于球栅阵列(Ball-Grid Arrays)的接触器，我们选择了锡银铜合金(SAC)。

　　基于目前的研究，针对普通用途的应用，我们建议使用锡银铜(SAC)这种可在低温熔化的焊料。在波峰焊接中，需要260℃和3s的接触时间。类似的合金也可用于回流焊接。

　　文档管理等问题

　　文档的管理是实施无铅化过程中的一个非常重要的问题，对此，大家的认识是非常一致的。有些电子元件制造商并没有计划改变它们原有的料号，是将在原有存货用完以前依赖人工可读的日期码数据和其他标签来区分原有产品与新的无铅产品，这将对库存管理造成很大困难。读者可以想象一下，两种不同的元件具有同样的元件号码，会是什么情形。

　　Kathleen McLaughlin：我们会通过客户服务和生产系统，追踪产品的型号，是否通过了无铅认证。该系统会追踪无铅产品是否生产出来了。如果无铅产品生产出来了，该器件的编号会输入到订单系统中，同时在新产品型号的包装盒上打上无铅标签。

　　我们会提供许多资料和参考文件给客户，支持他们生产无铅产品。ADI有一个专门的队伍对客户做出响应