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无铅组装的方法不止一种

Leo Lambert 探讨了最新的无铅组装技术。

让我们先为不熟悉无铅技术的人介绍一下基本知识。到底无铅是指什么,为什么会成为整个行业的热门话题?

这个问题问得很好。我们提到无铅,尤其是从电子制造和电子产品的角度来讲,就是指使用无铅的焊料。目前行业里广泛使用的焊料一般都是锡铅合金。因为欧盟(它是主要的推动者)倡导实现焊点无铅化,以便避免将铅泄露到环境中,引发环境问题。

这其中包括焊料的更换。他们提倡“无铅”,就是希望将目前正在使用的锡铅合金换成完全不含铅的焊料。

目前的替代品一般是多金属合金,即锡银铜合金。或者是高锡镍焊料合金。这就是伴随无铅焊料的推广而产生的问题。您仍然可以在产品中找到铅。但产品中所包含的铅必须是无害材料,例如有时候您可能在陶瓷制品中发现铅,因为在陶瓷一类的产品中确实存在铅。

据我所知关于目前现有的科学研究存在很多争论这些问题和争议不是也对无铅话题变热起到了推波助澜的作用

这个问题很有意思。但这些争论的背后是否有什么科学依据呢?我认为答案是否定的,这些争论并没有任何科学依据。只是因为“我们不想这样”。

我认为问题之一或者说他们不想这样的原因,或者是说他们带来或导致的问题,在开头。我所说的“在开头”,是指当他们刚刚看到进入废品流的商品总量。人们将要丢弃以及不再使用的手机、传呼机和一般电子产品的数量。还有 DVD 播放器和 CD 播放器等等。

当他们再乘以产品中包含的焊料总量,于是就会不由得担忧起来,因为这些焊料会污染我们的废品流等等。所以就需要摆脱污染,避免这种情况的发生。这也正是欧盟要在欧洲市场推行无铅标准的根本原因。

他们说的另一件事是当这些产品投放到欧洲市场时。他们还提到了投放市场的产品涵义。它包括任何进入欧洲的产品,无论这一产品是否是商品。例如如果将设备运到欧洲供用户进行测试,然后再运回去,这样的产品也不例外,尽管它们绝不可能进入废品流,但他们仍然将其视为投放市场的产品,并担心其中具有含铅材料。

实际的制造流程包括很多步骤因此会涉及许多人。与此相关的每一个人都非常清楚无铅的意义。您认为有必要通过改变产品流程来确保产品无铅吗或者是否需要检测不同的方法

嗯,从有铅到无铅会涉及很多东西。而实际上,我们只是在谈论更换焊料。整个流程包含两部分。包括前端涉及的业务,还有实际更改流程所需的技术。整个过程很复杂,并不是说只要换了合金,宣布“我们现在做到无铅了”便大功告成。

关于元件和元件的购置也有许多问题。对部件号的理解,以及您要怎样储存这些部件号。在公司内部对所有组织进行培训。

例如,购买。您要如何选购元件,货收到后又要如何存放它们呢?是否还需要为它们指定新部件号?您是否创建新的部件号?供应商是否会创建新的部件号?有些供应商会创建,而有些供应商却不会。

当然目前,问题的出现还会与公司是否是 OEM(原始设备制造商并制造自己的产品),还是将产品外包出去让承包商制造有关。

当我们谈到这种转换时,不禁要问转换所包含的内容。在前端会出现很多说明文档和操作步骤。从制造的角度来看,必须关注这些材料的测评。在测评这些材料的过程中,他们必然要考虑什么时候会在产品中采用这些新材料,这又会对产品的使用产生哪些影响?

例如,我的产品到底是什么呢?是电话机?电视机?收音机还是汽车?我的产品到底是什么?它会在什么样的环境中使用?以及我应该执行哪些可靠性测试,才能确保实现转换之后产品不会出问题?什么是可靠性?

这些合金与我们之前使用的合金,例如属于高锡合金的锡铅合金,在物理性质上有很大不同。以前使用的合金具有较好的延展性,而新的合金比较易碎。因为易碎这一缺点,就可能会出现各种各样的故障。您必须检测产品,以便确保产品的实际性能。

从可靠性的角度来看,您需要进行可靠性测试来证实转换是完全没有问题的。从生产的角度来看,您必须检测您的设备。高锡材料。锡可以腐蚀和溶解很多种材料。它应该在不锈钢之后使用。在印刷电路板上还会溶解过多的铜。您必须警惕所有这些变化。在制造流程中应用时,针对这些变化必须采取一些相应的措施。

另外就是您如何隔离无铅产品?如果整个工厂都实现了无铅化,那就不存这个问题了。但是如果工厂并没有完全实现无铅化,那么您必须进行隔离,确保材料不会混淆。这一点对于很多公司而言都是一个大问题。他们也正尽力维护这种隔离状态,避免发生“交叉感染”。

出现的另一个问题也是由“交叉感染”引发的。对不起,我思路突然卡住了。但是一会还会想起来的。

您谈到尽力维护隔离状态。这一点对于很多公司都很重要,这样就不会发生“交叉感染”了。

没错。如果出现交叉感染的现象,最后就会造成可靠性问题,从而真正影响到产品本身的功能。所以对此我们决不能掉以轻心。我们必须注意这些材料是如何接收和存放的、我们所使用的加工方法、以及丝网印刷机等等。 

也有一些设备根本不会受到影响,例如元件贴装设备等。但它的回流可能是您需要的热特征。而这些新材料的回流会更高。

这可能会影响设计规范。例如您必须购买什么样的基板,等等。还想提到一点,就是如果人们继续保留有铅流程,元件供应商本身也没有必要只提供无铅元件。 

记住,我们提到无铅,不单是指无铅,也是指符合 RoHS 标准。这就意味着在此之前我们已经有了很多无铅产品。例如,镀金箔、镀锡箔等。这些都是无铅的。

但是,符合 RoHS 标准表示我们要使用无铅的合金作为焊料。这意味着元件会暴露在更高的温度下。如果我们把元件暴露在更高的温度下,这些元件真能够达到这些热辐要求吗?

我们可能要将温度从 220 摄氏度提高到 250、255 或 260 摄氏度。对于这些元件来说,这个温度变化很大。这些元件能抵抗得住这样的变化吗?

还有,如果您不想实现无铅化,就像某些军工外包商或医疗外包商那样,而他们从供应商那里拿到的元件可能会是无铅的。那么如何让这些无铅元件符合有铅工艺呢?目前,已经有人正在尝试解决这个问题了。

您刚才在谈到无铅化生产时显然提到了有很多可行的做法。那么在无铅化生产中比较常用的策略是什么

纵观整体,从商业中的大多数人……回想 2006 年刚开始启动该计划时,提倡使用 SAK 合金代替 6237。当然,从那时起亚洲市场出现了高锡铜镍合金,即 SN100C 类型的材料。这种合金更好用,也更好看。

许多视觉测试都需要修改。从焊点的角度来看,现在的外观和以前的完全不同。我想人们完全理解具体的要求,还有变化。我们要讨论并付诸实践的就是 IPC 无铅审查。它需要人们按照计划和规定的方式进行无铅审查。这远远不是改变一个事物这么简单。而是有很多东西都需要改变。事先做出适当的规划,就能够顺利地进行改变。

我认为目前采用的两大合金非常重要。某些设备必须进行改变。但我想通过与相关人员展开讨论,他们会清楚具体是哪些些变化以及如何实施这些变化。然后,说服管理团队,确保团队中的每位成员都了解所发生的情况。但从宏观角度来看,您肯定需要管理团队的支持和协助,才能实现目标。否则一切都是空谈。

如果无法自下而上地推行无铅化,那么也可以自上而下开始。当然,我这里只是补充一下。自上而下地推行会带来很多问题,“公司这样做或不这样做的价值何在?”

你们讲市场份额,讲客户需要,讲竞争对手正在这样做,为什么你们不这样做呢?诸如此类的问题。

在满足 RoHS 无铅化生产要求的过程中可以对流程做哪些改进

改进流程的目的就是为了满足这些要求。我想说的是,我们所看到的流程改进已逐步建立了良好的控制机制。其实,以前的流程就比较完善,所以有您不用投入太多的注意力,仍然可以实现这些要求。

我认为无铅标准的推动力在于控制的加强。流程的作用并不是很重要。因此,我们需要非常关注细节之处。我认为这是其一。必须承认热特征的检测还需要更精确。对热特征掌握得越具体,控制越有力。接收到的材料、元件的焊接性能等,所有的这些都需要我们给予高度的注意。从业务的角度来说,我们还应该非常了解各种材料的存放情况,并妥善地安排它们的存放地点。

无铅产品的概念越来越清晰了。在无铅化生产流程中除了目前正在使用的策略还有没有其他替代策略

替代策略。让我们再谈谈这一点。 

谈到可靠性,我想我们可以看看美国制造业中发生这些变化之前的情况,当时许多大公司都开展了各种大量的研究,例如 AT&T、Digitals、IBM,还有军工企业等。其中很多公司都是一边自己制造产品,一边进行大量研究。因此,很容易获得相关信息。

现在,这些公司都采用外包制造。外包服务商可以开展类似的研究工作,但只会在客户提出要求并支付相关费用的情况下才会进行。因此,他们不会像大公司那样立即公开研究成果。相反,他们还会对研究成果尽量保密,以保持较强的竞争优势。

当您看到材料中的变化时,就会了解产品的可靠性。有一件事公司往往不愿提起,那就是质量,我们可以理解其中的原因。我们经常会在使用现场遇到故障。但几乎没有人愿意承认这一点。

如果我听说一家公司有这样那样的质量问题,那么我肯定不会买这家公司的产品。他们会尽量保持低调。当我们开始关注无铅时,会发现一件在无铅化流程中生产出来的东西大多数人都拥有,那可能就是手机。而且,也很少听到手机出现故障的事情。

另一方面,但凡我们推出一项新的手机计划,您总会拥有一部新手机。手机被我们用不上几年,就会扔到垃圾桶里。一般好像都用不了 10 年。这不是“将来会怎么样”的事情?

因此,当您开始关注可靠性的时候,必须要看产品特定的使用情况,以及必须执行哪些测试,才能确保它符合特定的使用情况。在我看来,这是行业中必然要发生的一个转变。

“我这么做,张三李四也这么做,而且他们好像没有碰到什么问题。所以,我也用同样的方式来做。”但是,他们的这种做法实际上是本末倒置的,而且对于无铅化生产,有时候并不像以前一样奏效。

在讨论中您还想谈谈行业中存在的其他问题吗

我认为从无铅化的角度来看,问题就是 --,实际上,中午吃饭的时候我还和别人在讨论这个问题。我们在卡罗来纳召开了这次无铅化大会。其中他们讨论到一个问题,尽管美国的军工企业和医疗企业宣布他们不会实现无铅化,但是美国人也在为其他国家/地区的军队制造产品,这些国家/地区,尤其是欧洲的,则希望使用无铅产品。 

因此,无论您是否要实现无铅化,都会受到某种潮流和趋势的影响。之所以受到影响,是因为您要购买的元件将实现无铅化。您必须想方设法解决如何使用的问题。 

而且相应的规范也会发生变化。这样一来,如果确实要使用这些规范,它们会不会像由此制造出来的现有产品一样可靠呢?我认为单这一点就会影响到很多人。也许,很多人可能会把头埋在沙土里,说“我不要无铅化,因为美国联邦政府说我们完全不必担心。”

我认为这并不是应有的态度。我们应该保持一个积极主动的心态。我认为有了积极主动的心态,我们才能看到绿色产品,而且从长远来看,您会拥有一直以来所追寻的东西。这样更加有利于环境。我们已经确信这是可行的,而且对客户也很有益。

您谈到要积极主动对于那些因为联邦指导原则而不愿做出改变的公司您能不能再提供一些方法怎样才能让他们更积极主动不再畏首畏尾呢

恩,要做到积极主动,必须要看看目前的流程是怎样的。了解目前的流程以及怎样进行更改才能符合未来的需求。这些都必须好好研究一下。

例如,如果您制造的产品要销往世界各地,就会遇到保证或保修的问题。就会碰到产品故障。如果产品因为这样或那样的原因而出现故障,就难免会遭受退货的厄运。那您希望这些产品退回到哪里呢?

如果生产的很多产品都遇到这样的问题,您可能不会将这些产品打回工厂。而是退回到分包商的维修中心。您又是如何确定哪些产品需要退回到维修中心以及相应的处理方式呢? 

如果积极主动的话,您不禁就要想“嗯,如果我必须维修这些产品,该怎样维修呢?”我需要提前做好准备。我需要做好各种各样的准备工作,确保了解产品的维修方式,如使用哪种维修材料以及维修人员是否经过培训。

技术。焊接的手工技术会随着无铅材料的应用而发生变化,但与锡铅材料的技术完全不同。因此,维修人员必须进行相关培训。所有的一切都皆有可能。

依我看,一旦我们有了积极主动的态度,就会着手思考这些问题。

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