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谈谈无铅焊接
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 伍佰科技伍泰电子制造厂 江发青点击:
主要内容：无铅定义、无铅之必要性、国内外推行状况、时效、欧盟法规、技术状况、近期动向、成本、市场
随着人们生活水平的提高和工业制造所造成的污染对人们健康的损害，越来越多的人已意识到环保的重要性，并在全球范围内以法律、法规来限制有害物质的使用量，以提高环保，保证工业的可持续发展。"无铅工艺"在此情况下应用而生。近些年，业界流行一种所谓的"绿色工艺"，就是指产品的无铅无毒化。所谓无铅就是指用其它一种或几种对人体无害(或微小可预防)的金属代替工业制造用料中的铅金属，从而大大减少或避免由于人们使用含铅产品而造成的健康受损。
人类最早使用铅料是Au、Pb或Sn--Pb合金。公元前4000年美索布达尼亚人就开始用Pb和Sn来焊接铜；公元前350年罗马人开始用Sn-Pb合金来焊接Pb制水管或Cu制金属工具；我国在春秋中晚期就开始采用Sn或Sn-Pb合金作为焊料应用于冶金工艺当中。
现在，铅金属正在被大量应用于制造业当中，全世界每年要消耗的焊料中的铅约为30万吨。众所周知：铅为重金属，有毒，现代研究表明：铅被人体消化吸收后，将与人体内蛋白质进行结合抑制人体内的蛋白质的正常合成功能，侵害人体中枢神经，造成精神混乱、生殖功能障碍、贫血和高血压等疾病，儿童更容易受铅的侵害，如果儿童血液含量中铅含量上升，对IQ会产生有害影响。美国职业安全与健康管理署(OSHA)标准为成人血液中铅含量应低于50mg/dl，儿童血液中铅含量应低于30mg/dl。某些历史学家甚至将古罗马帝国的衰亡归因于其城市引水管道完全采用铅管。
铅金属在电子工业使用过程中，通常条件下工作温度不会使铅达到使它产生铅气的温度，因而作业人员吸入铅的可能性很小，其它对于清理锡渣、接触焊料等动作通过简单的防护措施如戴防毒面具（或口罩）、戴手套、勤洗手等即可避免摄入铅金属。
既然使用铅的风险性在电子工业日常生产中是如此之低，那为什么我们还要考虑消除铅的使用呢？其实在此问题上主要的是考虑含铅制品的报废处理，例如PCBA等。现在世界上对废旧电子产品的报废处理都是采用填埋式方法，即将其埋于地下，因为回收处理这些产品的成本太高。现在问题就出来了：埋于地底的这些电子产品上的铅将溶于地下水中进入人们的供水链从而进入人体内。特别是遇到酸雨（含有H2SO4和HNO3）的情况下，更加会促进铅的溶解，其机理如下：
Pb+O2 ——>PbO
PbO+HCl ——> PbCl2+H2O
PbO+ H2SO 酸雨 ——> PbSO4+H2O
PbO+ HNO3 酸雨 ——> Pb(NO3)2+H2O这样，铅通过人们所必须的地下饮用水而"顺利"地进入人体内。以美国为例，其每年丢弃的电子制品中的电路板约为１亿块，按每块电路板上含铅量１０克、含铅为３７％算，结果每年随电路板丢弃的铅金属为３７０吨；美国饮用水法规定：水中铅允许标准在１５PPM以下，但是调查结果显示，全美有８１９个地区的饮用水中的铅含量超过标准，其中有超过基准３０倍的报告，所以在９０年３月份就有人提出限制使用铅的要求，结果由于商业问题而遭拒绝，商家拒绝的原因，无非就是成本增长的问题。
正因为铅很容易进入人体且造成危害，所以全球在90年代中期就已经对相关工业中的铅用量予以限用，如：供水管道、罐头制品，最明显的就是无铅汽油；对于电子工业而言，用铅量的限制迫在眉睫，相对回收废弃含铅制品的成本来讲，实施无铅工艺是最经济有效的。从90年初，无铅工艺被提出和自主发展，以下是无铅电子组装的发展简史：
1. 1991年和1993年：美国参议院提出"Reid Bill"，要求将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下，遭到美国工业界强烈反对而夭折。
2. 1998年，日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品。
3. 1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30 (松下磁盘机MJ30) 。
4. 2000年1月：NEMI向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。
5. 2002年10月：欧洲议会与欧盟部长会议组织就WEEE草案达成初步协议: 2006年7月截止，欧盟成员国市场上的消费类电子产品实现全面无铅化。
6. 2003年，信息产业部拟订《电子信息产品生产污染防治管理办法》，自2006年7月1日禁止电子产品中含Pb。
日本在无铅方面一直走在世界前列，其中Panasonic更是先行一步，其于１９８１年１０月推出世界上第一款无铅电子产品MJ30，２０００年６月１日，其全制品无铅化计划激活，到２００３年３月３１日全制品无铅化实现，其在日本国内２２个工厂和海外７９个工厂全部实现无铅化制程，其中英国松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。紧随其后的有Sony、SHARP、NEC、TOSHIBA、HITACHI、TDK、NIKON等，其无铅化进程见下表：
A、 Sony公司
1995年开始无铅化电子组装的基础研究；
PCB组装与元器件镀层的无铅化同时进行；
目标：2005年3月 全制品无铅化
已经向部品供货商提出无铅化要求
下表是其对部品、材料方面环境管理物资的管理规定
部品、材料方面环境管理物资的管理规定
SS-00259 第２版 开始执行日期：2003年1月1日
随着人们生活水平的提高和工业制造所造成的污染对人们健康的损害，越来越多的人已意识到环保的重要性，并在全球范围内以法律、法规来限制有害物质的使用量，以提高环保，保证工业的可持续发展。"无铅工艺"在此情况下应用而生。近些年，业界流行一种所谓的"绿色工艺"，就是指产品的无铅无毒化。所谓无铅就是指用其它一种或几种对人体无害(或微小可预防)的金属代替工业制造用料中的铅金属，从而大大减少或避免由于人们使用含铅产品而造成的健康受损。
人类最早使用铅料是Au、Pb或Sn--Pb合金。公元前4000年美索布达尼亚人就开始用Pb和Sn来焊接铜；公元前350年罗马人开始用Sn-Pb合金来焊接Pb制水管或Cu制金属工具；我国在春秋中晚期就开始采用Sn或Sn-Pb合金作为焊料应用于冶金工艺当中。
现在，铅金属正在被大量应用于制造业当中，全世界每年要消耗的焊料中的铅约为30万吨。众所周知：铅为重金属，有毒，现代研究表明：铅被人体消化吸收后，将与人体内蛋白质进行结合抑制人体内的蛋白质的正常合成功能，侵害人体中枢神经，造成精神混乱、生殖功能障碍、贫血和高血压等疾病，儿童更容易受铅的侵害，如果儿童血液含量中铅含量上升，对IQ会产生有害影响。美国职业安全与健康管理署(OSHA)标准为成人血液中铅含量应低于50mg/dl，儿童血液中铅含量应低于30mg/dl。某些历史学家甚至将古罗马帝国的衰亡归因于其城市引水管道完全采用铅管。
铅金属在电子工业使用过程中，通常条件下工作温度不会使铅达到使它产生铅气的温度，因而作业人员吸入铅的可能性很小，其它对于清理锡渣、接触焊料等动作通过简单的防护措施如戴防毒面具（或口罩）、戴手套、勤洗手等即可避免摄入铅金属。
既然使用铅的风险性在电子工业日常生产中是如此之低，那为什么我们还要考虑消除铅的使用呢？其实在此问题上主要的是考虑含铅制品的报废处理，例如PCBA等。现在世界上对废旧电子产品的报废处理都是采用填埋式方法，即将其埋于地下，因为回收处理这些产品的成本太高。现在问题就出来了：埋于地底的这些电子产品上的铅将溶于地下水中进入人们的供水链从而进入人体内。特别是遇到酸雨（含有H2SO4和HNO3）的情况下，更加会促进铅的溶解，其机理如下：
Pb+O2 ——>PbO
PbO+HCl ——> PbCl2+H2O
PbO+ H2SO 酸雨 ——> PbSO4+H2O
PbO+ HNO3 酸雨 ——> Pb(NO3)2+H2O这样，铅通过人们所必须的地下饮用水而"顺利"地进入人体内。以美国为例，其每年丢弃的电子制品中的电路板约为１亿块，按每块电路板上含铅量１０克、含铅为３７％算，结果每年随电路板丢弃的铅金属为３７０吨；美国饮用水法规定：水中铅允许标准在１５PPM以下，但是调查结果显示，全美有８１９个地区的饮用水中的铅含量超过标准，其中有超过基准３０倍的报告，所以在９０年３月份就有人提出限制使用铅的要求，结果由于商业问题而遭拒绝，商家拒绝的原因，无非就是成本增长的问题。
正因为铅很容易进入人体且造成危害，所以全球在90年代中期就已经对相关工业中的铅用量予以限用，如：供水管道、罐头制品，最明显的就是无铅汽油；对于电子工业而言，用铅量的限制迫在眉睫，相对回收废弃含铅制品的成本来讲，实施无铅工艺是最经济有效的。从90年初，无铅工艺被提出和自主发展，以下是无铅电子组装的发展简史：
1. 1991年和1993年：美国参议院提出"Reid Bill"，要求将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下，遭到美国工业界强烈反对而夭折。
2. 1998年，日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品。
3. 1998年10月：第一款批量生产的无铅电子产品问世，Panasonic MiniDisc MJ30 (松下磁盘机MJ30) 。
4. 2000年1月：NEMI向工业界推荐标准化无铅焊料，Sn-3.9Ag-0.6Cu用于再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。
5. 2002年10月：欧洲议会与欧盟部长会议组织就WEEE草案达成初步协议: 2006年7月截止，欧盟成员国市场上的消费类电子产品实现全面无铅化。
6. 2003年，信息产业部拟订《电子信息产品生产污染防治管理办法》，自2006年7月1日禁止电子产品中含Pb。
日本在无铅方面一直走在世界前列，其中Panasonic更是先行一步，其于１９８１年１０月推出世界上第一款无铅电子产品MJ30，２０００年６月１日，其全制品无铅化计划激活，到２００３年３月３１日全制品无铅化实现，其在日本国内２２个工厂和海外７９个工厂全部实现无铅化制程，其中英国松下和巴西松下分别是第一个和最后一个实现无铅化的工厂。紧随其后的有Sony、SHARP、NEC、TOSHIBA、HITACHI、TDK、NIKON等，其无铅化进程见下表：
A、 Sony公司
1995年开始无铅化电子组装的基础研究；
PCB组装与元器件镀层的无铅化同时进行；
目标：2005年3月 全制品无铅化
已经向部品供货商提出无铅化要求
下表是其对部品、材料方面环境管理物资的管理规定
部品、材料方面环境管理物资的管理规定
SS-00259 第２版 开始执行日期：2003年1月1日
