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    資訊動態

    全球環保新要求促使連接器產品標準和制造的改變

    文字:[大][中][小] 2018-2-3    瀏覽次數:1073    

    人和自然沖突加劇,環境保護迫在眉睫,工業制造領域包括連接器行業,全球環保要求越來越嚴格,大量的規范/標準正在發布和執行,制造業的材料,工藝,設備等都為之改變。


    歐盟法規如RoHS(有害物質限制標準)、REACH (注冊,評估,授權和限制的化學品標準);美國Dodd Frank Law(涉及沖突礦物);和加利福尼亞65號提案(目前在列清單超過800個化學品須標記)等法規的頒布已經影響生產、工藝、加工成本、以及提供互連零部件供應鏈的資源等。

    去掉軍事/航空航天市場,歐洲約占全球商用連接器銷售額22%。然而許多基于歐規要求,多數公司不能為全世界不同市場分別提供各種不同的產品;這樣的結果,所有的產品都將滿足歐盟要求。比如:TE Connectivity這類產品滿足超過150個國家的要求。

    雖然沒有國際公認的過程或格式來呈現所需的材料信息,但IPC--連接電子工業協會(前身為印刷電路研究所)已經建立了實用的標準。IPC-1751定義了材料申報過程管理的一般要求,IPC-1752覆蓋了供應鏈參與者之間產品互換的要求,這些產品包括已上報的材料,部件,PCB等。

    此外,IPC與汽車工業行動集團(AIAG)、無沖突采購倡議(CFSI)和日本電子和信息技術行業協會(JEITA)合作,出版了IPC-1755(沖突礦物數據交換標準)。雖然這個標準還不通用,但使制造商和供應商能夠在全球供應鏈內交換沖突礦物數據。

    Samtec,Inc.全球合規總監Mark Bobo說:“由于缺乏方向,終導致公司尋求不同的方法來解決這個問題。這些差異意味著缺乏效率和有效性,換而言之,提高了公司和客戶的成本?!庇捎赟amtec在130個國家開展業務,在七個國際地點設有工廠,因此它們的數據可以說明全世界的要求和優先事項。Bobo說,Samtec已經建立了廣泛的在線自動響應能力,可回應每天超過5000個的詢盤。需求是針對RoHS認證,其次是材料聲明和沖突材料清單,如下所示:


    REACH和RoHS即將到來的變化促使公司實施的材料披露(FMD),當規范更新時通過減少反復尋找供應鏈的頻率來使公司及時滿足需求。然而,基于公司產品的復雜性,將FMD集成到一個遵從性程序中是困難的,因為產品范圍太廣,可以從背板到電纜組件等。

    今年早些時候,歐洲化學品管理局(ECHA)公布了一份29種物質的清單,這些物質將用于特別的合規檢查,要求登記人在10月31日之前修改他們的登記檔案。與此同時,84個國家的汞問題水俁公約開始生效(水俁?。汗卸疽鸬囊环N嚴重神經疾?。?,強調消除與汞有關的化合物,這些化合物用于生產許多塑料、氯氣溶液、儲能電池、平板等。

    9月是歐洲化學品管理局(ECHA)去除使用六價鉻化合物的期限。連接器工業在金屬表面處理、硬鉻電鍍、轉化涂層、鈍化和設備冷卻系統中使用鉻VI。此外,在連接器外殼中使用的不銹鋼,特別是用于密封、微波和毫米波組件的不銹鋼通常含有至少10.5%的鉻含量,以在鈍化時提供氧化鉻的惰性表面。這都面臨環保問題。

    雖然禁止砷、砷鹽及其相關化合物的使用,砷作為低的PIM連接器表面金硬化電鍍劑替代品越來越受到人們的重視。堿性砷氰化物鍍液在電鍍過程中被用來制造黑鎳。此外,與歐盟的環境目標有些不一致的是,砷化鎵已經成為提高太陽能電池效率的關鍵因素。



    歐盟關于RoHS的基本指令于2006年7月1日生效,要求在歐洲銷售的所有電子產品都須無鉛。亞洲國家遵循自己的無鉛限制標準??紤]到基于鉛的電子產品已經使用了超過40年,無鉛技術的要求代表著重大變化。由于引入了不同的合金和相對于錫-鉛焊接的更高的裝配工藝溫度,無鉛材料和工藝的使用引起了可靠性問題。制造商須評估新的和正在制造的產品,而后者通常由于混合的硬件和附屬部件導致可靠性難以保證,如下所示。




    非營利國際電子制造計劃(iNEMI)是一個包含超過90個全球的電子產品制造商和供應商(包括:Keysight Technologies, Cisco, Delphi, Hewlett-Packard, IBM, Lucent, Sun Microsystems, and TE Connectivity)以及技術協會、學校等的研發聯盟。他們發表的論文研究了怎么克服由于晶須生長導致失敗的風險。他們推薦的是鎳鈀金鍍層(NiPdAu),作為后焊框架損失的解決方案。TI在1980年代后期使用這種電鍍。目前在SMT上很流行,但并沒有超過傳統的金鎳互連。

    在那些需要較低成本的應用中(相對于鎳-鈀-金或金-鎳),iNEMi推薦使用純錫而不是鎳底板。這種成品現在已被廣泛接受的回流焊前段的SMT中。

    大多數商用焊接操作目前使用無鉛焊膏或無鉛波峰焊料。這些無鉛焊料通常是錫和銀的混合物,有時加銅;例如96.4%錫、3.5%銀和0.6%銅。相對于含鉛焊料當使用無鉛焊料時,焊接可靠性需要等效。問題是這些焊料的熔點遠高于共晶錫鉛焊料。比如:96.4%錫/3.5%銀/0.6%銅合金, 回流焊溫度提到217°C,這比63%錫/37%鉛的回流焊溫度要高出34°C,后者的回流焊溫度是183°C。結果就是回流焊溫度和回流焊爐都增加至少34°C,以確保在使用錫/鉛焊接時在溫度有充足的停留時間。由于金屬化合物如錫、銅或錫/鎳在升溫時變化很快,這就增加了金屬間化合物層變厚的可能性和潛在的可焊性問題。這些化合物中有許多是脆性晶體結構,也增加了可靠性問題的產生。

    商業回流焊通常遵循IPC/JEDECJ-STD-0201(2008年3月)標準,這個標準的TP是260℃。然而,多個回流操作需要285°C,例如雙面電路板。另一個問題是在這些較高回流焊溫度下無鉛純錫鍍層的黃色表面會變色。在通過蒸汽老化測試和多次回流焊期間可能出現問題。

    使用銻(Sb)合金已取得一些成功。然而,銻是有毒的,用另一種限制性材料取代鉛沒有意義。含鉍(Bi)的無鉛合金已經研究出來,該合金可提高抗拉強度,但不推薦應用于波峰焊,因為如果在元器件的電鍍中有鉛雜質,則可能造成孔焊焊點的角向變化和脆性增加。

    目前IPC標準反映無鉛焊料的要求包括根據J-STD-001的處理要求,通過IPC-A-610的驗收標準;符合J-STD-002B部件的可焊性標準,以及J-STD-003A的裸板標準。

    隨著時間的推移,環境規范的數量顯著增加。雖然各國政府基于對人類和環境的未來制定要求,但由于記錄和跟蹤材料的費用、供應鏈的變化、可靠性研究和產品資格認定等問題,工業制造行業可能并不能夠完全滿足。完全滿足環保要求任重道遠。





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