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        全球环保新要求促使连接器产品标准和制造的改变

        文字:[大][中][小] 2018-2-3    浏览次数:1168    

        人和自然冲突加剧,环境?;て仍诿冀?,工业制造领域包括连接器行业,全球环保要求越来越严格,大量的规范/标准正在发布和执行,制造业的材料,工艺,设备等都为之改变。


        欧盟法规如RoHS(有害物质限制标准)、REACH (注册,评估,授权和限制的化学品标准);美国Dodd Frank Law(涉及冲突矿物);和加利福尼亚65号提案(目前在列清单超过800个化学品须标记)等法规的颁布已经影响生产、工艺、加工成本、以及提供互连零部件供应链的资源等。

        去掉军事/航空航天市场,欧洲约占全球商用连接器销售额22%。然而许多基于欧规要求,多数公司不能为全世界不同市场分别提供各种不同的产品;这样的结果,所有的产品都将满足欧盟要求。比如:TE Connectivity这类产品满足超过150个国家的要求。

        虽然没有国际公认的过程或格式来呈现所需的材料信息,但IPC--连接电子工业协会(前身为印刷电路研究所)已经建立了实用的标准。IPC-1751定义了材料申报过程管理的一般要求,IPC-1752覆盖了供应链参与者之间产品互换的要求,这些产品包括已上报的材料,部件,PCB等。

        此外,IPC与汽车工业行动集团(AIAG)、无冲突采购倡议(CFSI)和日本电子和信息技术行业协会(JEITA)合作,出版了IPC-1755(冲突矿物数据交换标准)。虽然这个标准还不通用,但使制造商和供应商能够在全球供应链内交换冲突矿物数据。

        Samtec,Inc.全球合规总监Mark Bobo说:“由于缺乏方向,终导致公司寻求不同的方法来解决这个问题。这些差异意味着缺乏效率和有效性,换而言之,提高了公司和客户的成本?!庇捎赟amtec在130个国家开展业务,在七个国际地点设有工厂,因此它们的数据可以说明全世界的要求和优先事项。Bobo说,Samtec已经建立了广泛的在线自动响应能力,可回应每天超过5000个的询盘。需求是针对RoHS认证,其次是材料声明和冲突材料清单,如下所示:


        REACH和RoHS即将到来的变化促使公司实施的材料披露(FMD),当规范更新时通过减少反复寻找供应链的频率来使公司及时满足需求。然而,基于公司产品的复杂性,将FMD集成到一个遵从性程序中是困难的,因为产品范围太广,可以从背板到电缆组件等。

        今年早些时候,欧洲化学品管理局(ECHA)公布了一份29种物质的清单,这些物质将用于特别的合规检查,要求登记人在10月31日之前修改他们的登记档案。与此同时,84个国家的汞问题水俣公约开始生效(水俣?。汗卸疽鸬囊恢盅现厣窬膊。?,强调消除与汞有关的化合物,这些化合物用于生产许多塑料、氯气溶液、储能电池、平板等。

        9月是欧洲化学品管理局(ECHA)去除使用六价铬化合物的期限。连接器工业在金属表面处理、硬铬电镀、转化涂层、钝化和设备冷却系统中使用铬VI。此外,在连接器外壳中使用的不锈钢,特别是用于密封、微波和毫米波组件的不锈钢通常含有至少10.5%的铬含量,以在钝化时提供氧化铬的惰性表面。这都面临环保问题。

        虽然禁止砷、砷盐及其相关化合物的使用,砷作为低的PIM连接器表面金硬化电镀剂替代品越来越受到人们的重视。碱性砷氰化物镀液在电镀过程中被用来制造黑镍。此外,与欧盟的环境目标有些不一致的是,砷化镓已经成为提高太阳能电池效率的关键因素。



        欧盟关于RoHS的基本指令于2006年7月1日生效,要求在欧洲销售的所有电子产品都须无铅。亚洲国家遵循自己的无铅限制标准??悸堑交谇Φ牡缱硬芬丫褂昧顺?0年,无铅技术的要求代表着重大变化。由于引入了不同的合金和相对于锡-铅焊接的更高的装配工艺温度,无铅材料和工艺的使用引起了可靠性问题。制造商须评估新的和正在制造的产品,而后者通常由于混合的硬件和附属部件导致可靠性难以保证,如下所示。




        非营利国际电子制造计划(iNEMI)是一个包含超过90个全球的电子产品制造商和供应商(包括:Keysight Technologies, Cisco, Delphi, Hewlett-Packard, IBM, Lucent, Sun Microsystems, and TE Connectivity)以及技术协会、学校等的研发联盟。他们发表的论文研究了怎么克服由于晶须生长导致失败的风险。他们推荐的是镍钯金镀层(NiPdAu),作为后焊框架损失的解决方案。TI在1980年代后期使用这种电镀。目前在SMT上很流行,但并没有超过传统的金镍互连。

        在那些需要较低成本的应用中(相对于镍-钯-金或金-镍),iNEMi推荐使用纯锡而不是镍底板。这种成品现在已被广泛接受的回流焊前段的SMT中。

        大多数商用焊接操作目前使用无铅焊膏或无铅波峰焊料。这些无铅焊料通常是锡和银的混合物,有时加铜;例如96.4%锡、3.5%银和0.6%铜。相对于含铅焊料当使用无铅焊料时,焊接可靠性需要等效。问题是这些焊料的熔点远高于共晶锡铅焊料。比如:96.4%锡/3.5%银/0.6%铜合金, 回流焊温度提到217°C,这比63%锡/37%铅的回流焊温度要高出34°C,后者的回流焊温度是183°C。结果就是回流焊温度和回流焊炉都增加至少34°C,以确保在使用锡/铅焊接时在温度有充足的停留时间。由于金属化合物如锡、铜或锡/镍在升温时变化很快,这就增加了金属间化合物层变厚的可能性和潜在的可焊性问题。这些化合物中有许多是脆性晶体结构,也增加了可靠性问题的产生。

        商业回流焊通常遵循IPC/JEDECJ-STD-0201(2008年3月)标准,这个标准的TP是260℃。然而,多个回流操作需要285°C,例如双面电路板。另一个问题是在这些较高回流焊温度下无铅纯锡镀层的黄色表面会变色。在通过蒸汽老化测试和多次回流焊期间可能出现问题。

        使用锑(Sb)合金已取得一些成功。然而,锑是有毒的,用另一种限制性材料取代铅没有意义。含铋(Bi)的无铅合金已经研究出来,该合金可提高抗拉强度,但不推荐应用于波峰焊,因为如果在元器件的电镀中有铅杂质,则可能造成孔焊焊点的角向变化和脆性增加。

        目前IPC标准反映无铅焊料的要求包括根据J-STD-001的处理要求,通过IPC-A-610的验收标准;符合J-STD-002B部件的可焊性标准,以及J-STD-003A的裸板标准。

        随着时间的推移,环境规范的数量显著增加。虽然各国政府基于对人类和环境的未来制定要求,但由于记录和跟踪材料的费用、供应链的变化、可靠性研究和产品资格认定等问题,工业制造行业可能并不能够完全满足。完全满足环保要求任重道远。





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