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摘要：
随着环境、健康问题成为全球的关注焦点，电子封装材料和工艺面临着向“绿色”转变的挑战。本文讨论了电子封装无铅材料、无铅涂层、印制电路敷铜基板阻燃剂、环保型清洗的研究状况。并指出了进一步开发要注意的问题和方向。
关键词：无铅焊料、阻燃剂、绿色清洗
The New Generation of “Green” Electronic Packaging Material
Abstract: As environment and health became more and more seriously concerned lobally,the electronic packaging material and process face the challenge of changeover to “green”. This paper reviews the lead-free solders, lead-free finishes,copper-clad laminate flame retardants and environment-protecting cleaning research status.Then points out the considerations as well as directions in furthur design and research.
Keywords: lead-free solders,lead-free finishes,flame retardants, environment-protecting
cleaning
引言
随着电子封装材料和技术的更新换代，人们在追求产品的高性能同时，更注重它的无毒、绿色、环境友好等特点。于是出现了很多相关提议和法规[1]，要求限制和禁止电子行业中使用某些损害环境和健康的材料。这些材料包括铅、含卤阻燃剂、氟利昂等等。在市场、环保、法律等因素的约束和推动下，国内外的各种组织、科研机构和公司对电子封装绿色材料的研究与开发日益活跃[2,3]。
1 无铅焊料
传统锡铅焊料虽然有很多优点，但是铅溶入地下水后，会对人类和环境有极大的毒害；而且它还存在剪切强度低、抗蠕变和热疲劳性能差等不足，无法满足环保和高可靠性的需求。于是研究开发无铅焊料是近年来比较热门的方向，很多组织和公司纷纷推出系列禁用提案、环保产品。在欧洲， WEEE 草案已经有几轮修改，规定欧盟使用铅的截止期为2004年1月。在日本，“家用电子回收法案”强调了对铅的限制和循环，包括NEC、Panasonic、Sony、Toshiba 在内的绝大多数公司决定在2001 年以前开始转向无铅技术，其中Panasonic
从1996 年开始，研究评估了50 多种无铅合金，并在1998 年大量生产了使用SnAgBi 焊接的MiniDisk player 商品。在北美，Notel Networks 已经生产出无铅电话。一些协会和机构也出台了无铅计划、绿色工程。如北美电子制造协会（NEMI）的无铅工程（www.nemi.org）。
英国国家物理实验室（NPL）的无铅研究报告（www.npl.co.uk/npl/ei）、国际电子互连协会（IPC）的无铅计划（www.pb-free.org）、某些无铅网站（www.pb-free.com）等。其中无铅焊料的开发基本上围绕着Sn/Ag/Cu/In/Bi/Zn 二元或多元系合金展开。设计思路有：以Sn为基本主体金属，添加其它金属，使用多元合金，利用相图理论和实验性能分析等手段，开发新型合金。
目前，对无铅焊料研究较多的几个方面有：
1. 熔化温度范围。 封装互连中涉及锡铅合金的有三种基本类型（图1），
表1 是应用锡铅和无铅合金所要求的工艺温度（一般高于焊料熔化温度的20~30℃）。晶片、芯片、模块、板卡的材料和结构等对温度都有一个敏感范围，另外高温会导致元件、板卡涂层金属的溶解迅速，加快金属间化合物的生长和焊点失效。温度的升高，使焊接工艺窗口变窄，损坏元件和板卡的可能性剧增。例如第3 类型互连中，PCB（FR4）和元件的最高耐受温度分别为240℃和235℃。无铅合金的温度一般不得超过215℃，否则，元件的爆米花效应和分层等热破坏问题就会很突出。美国国家制造科学研究中心（NCMS）经过三年多的信息收集和研究，推荐了79 种低、中、高温不同用途的无铅焊料[4]，认为42Sn58Bi（139℃）、91.7Sn3.5Ag4.8Bi（210－215℃）和96.5Sn3.5Ag（221℃）综合性能较好，适合于不同要求的SMT 应用。
2.机械、热疲劳性能：Hwang,J.S 对用于第3类型互连的各种合金系做了各种优化设计 |
