下一代环保PCB产品应用技术

　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。