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RoHS对军事和航空航天产品的影响




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    到2006年7月1日,根据RoHS的规定,所有在欧洲销售和使用的电子产品和电器产品,六种受到限制的物质含量必须很低,要达到RoHS的要求。由于这项规定彻底改变了电子产品印刷电路板的焊接工艺和材料,因此,它的主要压力是集中在铅含量不能超过1000ppm。

    全世界的主要整机制造商令人惊讶地进行了这个转变。但是由于无铅生产有两个发展趋势,因此,关键产品的制造商仍然面临着挑战。首先,商业性的组装需要向无铅转变;其次,用于再流焊的焊料主要以SnAgCu (SAC)为基础。所以,元件必须既能够与这种材料兼容,同时还能够与原有的锡铅系统兼容。对于无源元件的连接端而言,满足以上要求的理想的、低成本的材料是雾锡。

    SAC合金多年来用于一系列的产品,它的性能令人满意,但是它们在应力和蠕动破裂方面做的工作还不够,而传统的锡铅焊料,在这方面已经做了很多工作。另一个问题是,镀锡元件,无论是SAC还是锡铅在回熔时,都将会有很少一部分锡裸露在外面,它会引起锡须。

     因为研究还在继续进行,许多航空电子产品可以要求将转换过程至少推迟到2010年。这个豁免适用于何处,如何使用,将成为制造商制定外购策略的关键因素——而所有这一切都取决于元件。我们来看看两家航空航天产品制造商:

    ● 一家航空航天产品制造商甲采用一种环保的无铅方针,最大限度利用商用现货(COTS)产品,在材料供应(DMS)方面,情况相同。

    ● 另一家航空航天产品制造商乙,将保留使用锡铅的MIL元件。

     制造商甲自己有印刷电路板组装线,有外包合同电子产品制造商(CEM)项目,并使用COTS系统级方案(电源、VME和显示器)。制造商乙也一样。制造商甲有一些合作项目,在这些项目里他作为制造商乙的合约电子制造商(CEM),而在其他项目里,他是制造商乙的系统集成者,反之亦然。

    很明显,对所有的方案不能一概而论,特别是合作项目包括了从商用航空电子产品到人造卫星的所有领域。所有方案都必须特别规划。根据最终用户的要求,特定的项目也许不能使用镀有雾锡的元件。而对于MIL产品,这不是问题,对于MIL产品的连接端,锡铅规范仍然适用。但是对于COTS部件,也许就必须换成使用其他材料的元件,例如,锡铅、金或者钯银。如果某个项目选择使用COTS元件,应该注意,现在的技术从一开始它的连接端就使用了雾锡,而要求特殊连接端的产品也许需要由供应商来提供。如果项目很重要的,需要使用锡铅的连接端,那么也许值得去买可靠性很好的相同元件。

    这种情况现在就存在,有了供应商提供的可靠性很好的新技术,并且产生扩大范围的新的MIL规格清单,例如,等效串联电阻小的钽电容芯片。对于设计工程师来讲,现在,在关键的产品中使用COTS元件的关键,是规定元件的连接端使用什么表面处理。在术语上也需要作一些改变。有一个例子,就是通孔元件引线的镀锡。

    传统的做法是,镀锡就是在锡铅焊料里浸渍。现在,商用元件的引线几乎百分之百是镀锡,这个术语本身就会引起混乱,因此,需要准确定义焊料的成分,才能知道一个部件究竟浸渍了什么材料。为了避免在术语方面出现混乱,对于通孔元件,最好从供应商直接购买用铅进行处理的元件。对于表面贴装无源元件,这就更重要了——不仅是术语方面的问题,它还关系到可靠性问题。把表面贴装无源元件在锡铅槽里浸渍,让它镀上一层锡,会导致可靠性问题,而且将使供应商的元件的保用期都失去意义。

    对于COTS子系统(现货电源)而言,发展的趋势是镀锡无源元件用SAC或者锡铅材料进行再流焊,这取决于制造商。很多年以来,锡铅接线端表面镀雾锡一直是这个行业的主要产品。但是减轻这个方案造成的问题的研究已经在进行,它包括:由供应商进行的、在某些环境条件下产生锡须的测试结果,元件与相邻元件或者外壳靠近的程度,印刷电路板使用什么涂层(如果有的话),以及设备是否在真空环境中使用。

    在达到RoHS法规要求方面,在锡铅再流焊系统中,COTS元件的使用者使用一个银衬料——无源技术已经提高了热阻,它们可以经受住SAC系统所需要的多次高温再流焊。在锡铅系统中使用这些元件的压力较小,而在产量很小、生产的品种很多的项目中,比较可以接受。

作者简介
 Craig Hunter 是SMT杂志编辑顾问委员会的成员,AVX公司的战略市场经理。AVX公司总部设在美国南卡罗来纳州Myrtle Beach,电话:(1)843 946-0601,传真:(1)843 626-5814;电子邮件:hunterc@avxus.com。

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