RoHS法例的技术层面

众所周知，欧盟限制使用有害物质（RoHS）法例限制在新的电子、电气设备中使用铅、汞、镉、六价铬、多溴化联苯与多溴联苯醚六种材料。在这六种受到管制的物质里，禁止使用铅，成为电子行业最沉重的负担——它迫使许多工艺、材料、元件、印刷电路板和设备都必须改变。同时，也产生了另外的一个大问题——需要在高温下进行焊接。

电子行业一方面必须贯彻实行RoHS的规定，另一方面，无铅技术的历史不长，经验不足，而且缺乏关于长期可靠性的具体数据。由于这些产品用于最终用户市场，对于要求高可靠性的产品，新技术的可靠性是一个令人关注的问题。同样，对于为什么RoHS法例要提出若干技术豁免和产业豁免，也有激烈的争论，这些产业包括航空航天、国防、医疗和通信。然而，RoHS法例附件的第7点，规定了无铅豁免的范围：“……用于以下产品的焊料中的铅：服务器、存储和存储阵列系统，用于转换、传送信号、发射的网络基础设备以及电信网络管理。”

焊料中的铅只涉及到所谓的第二级互联，包括装在印刷电路板上“参与”连接的元器件：

● 贴装/插装元件的端子的镀覆

● 印刷电路板焊盘与孔的镀覆 

● 焊膏或者波峰焊焊料

这几项豁免的结果是，新的规定出现了——RoHS-5和符合RoHS-5的元件，它包含六种受限制材料中的五种，产品的所有材料，除了铅（Pb）以外，都必须达到RoHS关于物质含量的要求。这些条件在RoHS或者WEEE法规里并没有作出规定。这个约定俗成的规定允许在豁免无铅的焊料市场和应用中使用这种元件，并继续使用已有的低温锡铅材料进行组装生产。但是，我们建议谨慎使用RoHS-5规定，以免产生误解。如果我们再次考虑“参与”二级互联的三个方面（元件电极的镀覆、焊料和PCB的镀覆），显然焊料可以是锡铅材料而不是无铅材料。但是，是否总是允许元件和电路板中含有铅还不是很清楚。

例如，许多电信产品的印刷电路板都用到的RJ-45屏蔽插座。这种插座的屏蔽层通常是镀一层锡铅，如果它只是在两个连接PCB的针脚上镀铅，而不是在整个蔽屏表面上都镀铅，那么就可 能符合RoHS-5的要求。对于印刷电路板，存在类似的情况。只有焊盘和通孔镀层可以用铅，而其他地方不可以。

在无铅转换过程中，元件制造商们决定停止生产许多含铅元件，因为得到豁免的产业只是一些特殊的市场。统计数字显示，这个市场大约只占整个电子市场的25%。可以预见，制造商如果不想同时承担锡铅和无铅两种生产线，会加速淘汰锡铅元件。

在这种形势下，得到豁免的产业必须使用向后兼容的无铅元件，迫使他们的产品符合RoHS的要求。对于使用引脚架的元件，这是可以的，但对无法向后兼容的BGA无铅封装则不行。由于这样做，豁免产业和其他产业需要使用混合的技术，这时，在同一份材料清单（BOM）里，同时存在两种类型的元件（无铅元件和锡铅元件）。这也是一项没有历史经验、缺乏长期可靠性数据的新技术。具有讽刺意味的是，没有人能够确信，混合技术会比完全无铅的技术更加可靠。

关于混合技术，含有铋（Bi）的元件在电镀时有可能会引起一些其他的问题和危险。在日本市场上，这种电镀元件很流行，一些日本元件制造商更喜欢在锡（Sn）里加入铋（含量通常在2%到4%），代替铅（Pb），来防止锡须。但是，镀有锡铋的元件和锡铅焊料一起使用，可能会形成三元锡铅铋（SnPbBi），它的熔点是135℃。对焊点来说，在可靠性方面存在很大的风险。

考虑到纯锡电镀元件的锡须，重要的一点是，电子业（以及得到豁免的市场）应该解决减少无铅元件中的锡须的问题，特别是对那些寿命很长的产品。在2006年3月，电子设备工程联合委员会（JEDEC）发布了JESD201标准——“锡和锡合金表面涂层的锡须灵敏度环境验收要求”。这个标准是由国际电子制造创始组织（iNEMI）的锡须用户小组制定的，建议从三个方面预防锡须：减少锡须的措施、工艺控制和验证测试。