已有了几十年发展历史的 Sn-Pb 钎料在电子组件中, 由于它熔点较低
(183℃),价格非常低廉其共晶合金 Sn-37Pb 与近共晶合金 Sn-40Pb(质量分数), 有着不错的力学性能[2,5],在医疗方面也有一定的作用[3,6]等优点,得到了非常广 泛的使用,除了这些之外,该系列合金使用历史记录丰富是其另外的优点,由于 服役历史记录多及在各种环境下都经历过考验,Sn-Pb 合金的工艺性能及生产上 的缺陷等已经被人解决并改进,如今该合金已经能够适应各种环境并且生产价格 低廉。
“绿色制造”是电子元器件的重要发展方向。为了构建经济与环境的协调发 展,制造对环境的影响被认为是影响现代制造方法的资源利用效率的重要方面, “在联合国证实了 Pb 元素确实对人体很有害[7]后,几个国家联合起来共同禁止 含铅钎料的使用[8,9],新的无铅钎料将逐渐替代含铅钎料,如今热点问题其中之 一是无铅钎料的应用与研究。
另外,电路集成使用度的大幅度发展提高是因为电子产品逐渐的往小型化、 便与携带的发展的方向发展,因此焊点数量赠多、尺寸减小,并且越来越高的力 学和热学上的载荷需要更优化的焊点结构去实现。随着无铅钎料的发展,研究者 们更多的重视无铅钎料的综合性能,以便能够适应工业上的生产需求。
总而言之,因为电脑的普及带动着电子组装技术的发展,而电子技术的发展 则推动着焊接技术的更新普及,虽然含铅钎料不再能够使用,但是无铅钎料必定 在不远的将来代替 Sn-Pb 合金。
1。2 禁铅立法
在中国古代,各种铅化合物就被广泛的应用在人民生活的各个方面,因此铅
对人们来说并不陌生具有丰富的历史。随着现代工业界对于材料和工艺的研究和 完善,对于含铅钎料的使用工艺更加的复杂,废弃铅料的再利用越来越困难,这 样下去不仅浪费资源,对于人们的健康更是巨大的威胁,当废弃的含铅电子产品 被土壤所腐蚀吸收时,我们吃的粮食饮用的水资源都可能被污染,这时我们的下 一代将如何在地球上生存[10]。
如上文所述含铅铅料的种种不利之处,各国政府决定焊接饮水管道不能够使 用含铅钎料,然后就是不能将含铅钎料应用于医疗领域,其次就是做为民用交通 中的能源绝对要使用无铅钎料,到了 20 世纪 90 年代,电子组装的一领域终于迎 来了无铅化的浪潮。
在美国最早提出无铅化电子的组装,尽管在 20 世纪 90 年代的初期,人们已 经认知到了含铅钎料的危害性,准备颁布法案将铅的质量分数控制在极小的范围 内,当时由于技术生产工艺等方面的缺陷[11],此议案遭到了美国最有实力生产联 盟的否决,但此却引领了全世界无铅化电子组件的研究潮流。
在国际上,西方国家特别重视健康领域,早在 90 年代西方国家就联合起来 颁布了一些环保法案,其中有两道是关于含铅钎料使用的分别是在电子电器中禁 止使用含铅钎料的和已经废弃的电子电器处理办法,俗称 WEEE 指令和 RoHS 指令[12],在日常生活中我们经常使用的家电像冰箱、电视机等都含有铅[13]六价铬 等不止一种有毒的物质。健康环保是人民努力的主要方向,外国某些国家不仅限 制本国的工业生产,同时在国际贸易上也大下苦功,一些使用含铅钎料的电子电 器产品将不再被允许进口,这所做的种种努力都是为了为人类创造更美好的家 园,因此循环再生方法发展得以促进。根据相关规定的要求,自 2006 年 7 月 1
日起,允许在欧洲家电市场销售的电子设备将被禁止使用铅等 5 有毒物质的种 类,其中 0。1%是铅的质量分数底线。