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家电行业为什么都选择无铅焊锡

来源:http://www.jutong-sh.com/    发布时间:2017-10-13

我国是一个家电大国,据统计2004年我国家用电器行业完成销售收入3146亿元,已经成为一个成熟的产业,特别是由于家用电器的出口迅速增长,2004年家用电器出口总额171.9亿美元。目前,中国家用电器产品出口到亚洲、欧洲、北美三大主市场处于相对均衡的格局。2004年中国对上述三个市场的家电产品出口额分别占到家电出口总额的32%、32%、28%,三者合计占到市场总量的90%以上。但是随着这些地区对于家电产品无铅化的要求,我国家电电子生产商面临着严峻的考验。

2002年10月11日,欧盟通过了WEEE(报废电子电气设备指令)和RoHs(关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令)。特别是RoHs要求从2006年7月1日起出口到欧盟的电子设备中禁止含有铅这种元素。随着这一日期的日益临近,无铅化已经成为大家关注的焦点。亚洲方面,日本的JEIDA(日本电子工业发展协会)已提出新产品中的无铅化路线图,到2003年末,大约80%的电子生产商已生产无铅产品。无铅焊料应用于所有元件、材料和产品的计划将在2005年末完成。JEIDA同时要求出口到日本的电子、家电产品进行检验,严格控制含铅产品进入日本市场。美国NEMI(美国电子机器制造者协会)于1999年成立专门工作组,以帮助北美公司在2001年启动无铅电子组装,包括IBM、Motorola、Intel在内的众多世界著名公司都已经参与到这项工作中。与此同时许多相关的法律、法规的相继出台限制了出口到美国的含铅家电产品。如果我国的家电企业不采取措施进行无铅化生产,必将造成巨大的经济损失。 

随着我国现代化进程的不断发展,国家对可持续发展的重视以及人们对环保的要求不断提高,铅对人体有危害的观念已经深入人心。同时在电子产品的环保方面,国家也制定了相关的法律。特别是2003年年底出台了《电子产品生产污染防治管理办法》,被外界称为中国版的WEEE。这部法律中规定了六种有毒有害物质在使用中受到的限制,铅元素位列其中。对这些元素禁止使用的日期为2006年7月1日(和欧盟的ROHS同时)。今天,家电、电子生产企业要想在竞争激烈的在市场中站稳脚跟,就要根据国家的法律来改进产品的生产,做到产品的无铅化。 

另外对于企业自身来说,由于国家制定了《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》,要求企业对生产的电子、家电产品的回收负责。从成本上讲,回收利用的成本太高,使得家电产品的回收成为一个非盈利性的行业,其综合成本已经超过采用无铅生产方式的成本。所以无铅化又是一个非常现实的经济问题。 

无铅技术在电子、家电产品中的应用现状 ,现在无铅技术的研究主要集中在无铅钎料的研究与开发。国际上公认的有发展前景的合金系列主要集中在Sn-Ag、Sn-Cu和Sn-Zn等二元合金系以及Sn-Ag-Cu三元合金。国内外关于无铅钎料的研究也主要是围绕着这几种合金系进行的。 

 国外研究现状 :美国的高校、研究机构及企业投入了很大的精力开发无铅钎料,做出了许多开创性的工作。密歇根州立大学化学工程与材料学系的Lucas等人首次提出并研究了复合无铅钎料,用微米、纳米尺度的Ag、Cu等颗粒来增强钎料的力学性能,特别是抗蠕变性能。研究发现加入Ag、Cu、Ni等颗粒后,在不显著改变润湿性的前提下,钎料的抗蠕变能力显著增强。加州州立大学洛杉矶分校材料科学与工程系研究了无铅钎焊接头的可靠性,其中Kim等人研究了无铅钎料的润湿的动力学机理,以及钎料的界面反应,发现界面处的金属间化合物对钎料的机械性能有很大影响。马里兰大学的封装工学研究中心从系统科学的角度研究了无铅化的进程,同时对Sn-Ag-Cu和Sn-Cu钎料的耐腐蚀性和可靠性进行了研究,发现Sn-Ag-Cu无铅钎料对氯气、硫化氢等腐蚀性气体不敏感,与Sn-Pb钎料相比有较好或者相当的耐腐蚀能力。欧洲研究机构主要有柏林工业大学的Fraunhorfer研究所和Oulu大学,亚洲主要有日本东京大学先端技术研究所下属的封装工程研究所等。同时参与研究的还有以上国家和地区从事电子产品生产的知名企业。表1为几大电子公司的无铅化进程。 

 国内研究现状:国内无铅钎料的研究机构主要为高校和研究所,大部分企业主要依托这些单位来开发需要的无铅产品。 清华大学材料科学与工程系研究了Sn-Ag-Cu-In-Bi系列的无铅封装材料,主要优点在于,Sn-Ag-Cu-In-Bi钎料的熔点比较低,采用这种焊料的实装温度可降到200℃以下,与现在的共晶锡铅钎料的熔点接近,可以在工艺条件不做调整的条件下进行生产。但这种钎料的延展性较差,脆性大,润湿性比较差,剥离强度低,在意外冲击下往往产生剥离,与Sn-Pb镀层的兼容性也不好。大连理工大学材料工程系王富岗等人利用机械合金化(MA)的制备方法研制了Sn-9Zn、Sn-5Sb无铅钎料。研究结果表明 :Sb、Zn在Sn中的固溶度包含了原子的置换固溶和晶界溶解,金属粉末的最终颗粒尺寸可以通过选用合适的工艺参数来控制。

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