全球環(huán)保新要求促使連接器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和制造的改變

    全球環(huán)保新要求促使連接器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和制造的改變

人和自然沖突加劇，環(huán)境保護(hù)迫在眉睫，工業(yè)制造領(lǐng)域包括連接器行業(yè)，全球環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，大量的規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)正在發(fā)布和執(zhí)行，制造業(yè)的材料，工藝，設(shè)備等都為之改變。

歐盟法規(guī)如RoHS（有害物質(zhì)限制標(biāo)準(zhǔn)）、REACH （注冊，評(píng)估，授權(quán)和限制的化學(xué)品標(biāo)準(zhǔn)）；美國Dodd Frank Law（涉及沖突礦物）；和加利福尼亞65號(hào)提案（目前在列清單超過800個(gè)化學(xué)品必須標(biāo)記）等法規(guī)的頒布已經(jīng)影響生產(chǎn)、工藝、加工成本、以及提供互連零部件供應(yīng)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(guī)要求，多數(shù)公司不能為全世界不同市場分別提供各種不同的產(chǎn)品；這樣的結(jié)果，所有的產(chǎn)品都將滿足歐盟要求。比如：TE Connectivity這類產(chǎn)品滿足超過150個(gè)國家的要求。

雖然沒有國際公認(rèn)的過程或格式來呈現(xiàn)所需的材料信息，但I(xiàn)PC--連接電子工業(yè)協(xié)會(huì)(前身為印刷電路研究所)已經(jīng)建立了實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)。IPC-1751定義了材料申報(bào)過程管理的一般要求，IPC-1752覆蓋了供應(yīng)鏈參與者之間產(chǎn)品互換的要求，這些產(chǎn)品包括已上報(bào)的材料，部件，PCB等。

此外，IPC與汽車工業(yè)行動(dòng)集團(tuán)(AIAG)、無沖突采購倡議(CFSI)和日本電子和信息技術(shù)行業(yè)協(xié)會(huì)(JEITA)合作，最近出版了IPC-1755（沖突礦物數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)）。雖然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還不通用，但使制造商和供應(yīng)商能夠在全球供應(yīng)鏈內(nèi)交換沖突礦物數(shù)據(jù)。

Samtec,Inc.全球合規(guī)總監(jiān)Mark Bobo說：“由于缺乏方向，最終導(dǎo)致公司尋求不同的方法來解決這個(gè)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。”由于Samtec在130個(gè)國家開展業(yè)務(wù)，在七個(gè)國際地點(diǎn)設(shè)有工廠，因此它們的數(shù)據(jù)可以說明全世界的要求和優(yōu)先事項(xiàng)。Bobo說，Samtec已經(jīng)建立了廣泛的在線自動(dòng)響應(yīng)能力，可回應(yīng)每天超過5000個(gè)的詢盤。最高需求是針對RoHS認(rèn)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(shí)施全面的材料披露(FMD)，當(dāng)規(guī)范更新時(shí)通過減少反復(fù)尋找供應(yīng)鏈的頻率來使公司及時(shí)滿足需求。然而，基于公司產(chǎn)品的復(fù)雜性，將FMD集成到一個(gè)遵從性程序中是困難的，因?yàn)楫a(chǎn)品范圍太廣，可以從背板到電纜組件等。

今年早些時(shí)候，歐洲化學(xué)品管理局(ECHA)公布了一份29種物質(zhì)的清單，這些物質(zhì)將用于特別的合規(guī)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(shí)，84個(gè)國家的汞問題水俁公約開始生效（水俁病：汞中毒引起的一種嚴(yán)重神經(jīng)疾病），強(qiáng)調(diào)消除與汞有關(guān)的化合物，這些化合物用于生產(chǎn)許多塑料、氯氣溶液、儲(chǔ)能電池、平板等。

9月是歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）消除使用六價(jià)鉻化合物的最后期限。連接器工業(yè)在金屬表面處理、硬鉻電鍍、轉(zhuǎn)化涂層、鈍化和設(shè)備冷卻系統(tǒng)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(shí)提供氧化鉻的惰性表面。這都面臨環(huán)保問題。

雖然禁止砷、砷鹽及其相關(guān)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(huán)境目標(biāo)有些不一致的是，砷化鎵已經(jīng)成為提高太陽能電池效率的關(guān)鍵因素。

歐盟無鉛標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的問題

歐盟關(guān)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(chǎn)品都必須無鉛。亞洲國家遵循自己的無鉛限制標(biāo)準(zhǔn)。考慮到基于鉛的電子產(chǎn)品已經(jīng)使用了超過40年，無鉛技術(shù)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。制造商必須評(píng)估新的和正在制造的產(chǎn)品，而后者通常由于混合的硬件和附屬部件導(dǎo)致可靠性難以保證，如下所示。

非營利國際電子制造計(jì)劃（iNEMI）是一個(gè)包含超過90個(gè)全球領(lǐng)先的電子產(chǎn)品制造商和供應(yīng)商（包括：Keysight Technologies, Cisco, Delphi, Hewlett-Packard, IBM, Lucent, Sun Microsystems, and TE Connectivity）以及技術(shù)協(xié)會(huì)、政府機(jī)構(gòu)、學(xué)校等的研發(fā)聯(lián)盟。他們發(fā)表的論文研究了怎么克服由于晶須生長導(dǎo)致失敗的風(fēng)險(xiǎn)。他們極力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年代后期首次使用這種電鍍。目前在SMT上很流行，但并沒有超過傳統(tǒng)的金鎳互連。

在那些需要較低成本的應(yīng)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(xiàn)在已被廣泛接受的回流焊前段的SMT中。

大多數(shù)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(shí)加銅；例如96.4%錫、3.5%銀和0.6%銅。相對于含鉛焊料當(dāng)使用無鉛焊料時(shí)，焊接可靠性需要等效。問題是這些焊料的熔點(diǎn)遠(yuǎn)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(jié)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(shí)在最高溫度有充足的停留時(shí)間。由于金屬化合物如錫、銅或錫/鎳在升溫時(shí)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(jié)構(gòu)，也增加了可靠性問題的產(chǎn)生。

商業(yè)回流焊通常遵循IPC/JEDECJ-STD-0201（2008年3月）標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TP是260℃。然而，多個(gè)回流操作需要285°C，例如雙面電路板。另一個(gè)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(huì)變色。在通過蒸汽老化測試和多次回流焊期間可能出現(xiàn)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(jīng)研究出來，該合金可提高抗拉強(qiáng)度，但不推薦應(yīng)用于波峰焊，因?yàn)?/span>如果在元器件的電鍍中有鉛雜質(zhì)，則可能造成孔焊焊點(diǎn)的角向變化和脆性增加。

目前IPC標(biāo)準(zhǔn)反映無鉛焊料的要求包括根據(jù)J-STD-001的處理要求，通過IPC-A-610的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；符合J-STD-002B部件的可焊性

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