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《中国软钎焊企业在全球无铅化浪潮中所面临的挑战和机遇》
The
opportunity and the challenge for the
Chinese soft
soldering enterprise in the face of the global lead-free tide
夏 杰
摘要:本文首先介绍了“全球无铅化浪潮”的发起及国内外政策等背景状况;通过对“全球无铅化浪潮”发起时中国电子信息产业的状况分析,总结了中国软钎焊企业在“全球无铅化浪潮”中所面临的挑战,然后重点论述了“绿色工艺链的建设与管理,提出中国企业应该明确的研究方向及可持续发展能力的培养”等应对措施;最后简要论述了“全球无铅化浪潮”为中国软钎焊企业带来的机遇以及如何扩大自身优势,以顺应无铅化发展大潮等。
前
言
地球只有一个,它是人类共同的家园,全球工业发展是人类文明进步的一个重要部分,工业发展为人类谋就了福祉,也产生了一定的污染,众多的环境和生态问题日趋严重;因此,环保就成了人们在“生存”与“发展”之间必须做出的一个重要选择,环保也成为一个企业、一个民族、一个国家可持续性发展的基础与关键。
在全球经济一体化日益深入的今天,每一次国际社会工业技术的提升和变革,都会对中国企业产生一定的影响,而新世纪袭卷全球的“无铅化浪潮”在电子电器行业掀起了又一次“工业革命”,虽然无铅化的直接对象是电子信息产业,而大多数电子信息产品都需要焊接工艺,所以电子信息产品离不开“软钎焊”及“软钎焊料”,所以这一波“无铅化浪潮”对中国软钎焊企业造成的冲击似乎更为直接而猛烈。而中国软钎焊企业面临着无数的挑战似乎还没有做好充分的准备,那么我们的企业该如何应对?带来挑战的同时是否也带来了一些机遇?本文从全球“无铅化浪潮”的背景及其发展现状展开论述,重点探析中国企业应对挑战的策略和方法,以及“无铅化浪潮”为“中国软钎焊企业”带来的机遇,从当前形势和长远发展等多角度、多方面论述,解析了以上两个方面的问题。
一、背景介绍
1、国际背景及全球无铅化浪潮的发起
1991和1993年:美国参议院提出将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下的要求,遭到美国工业界强烈反对而夭折;
1991年起NEMI,
NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究,耗资超过
2000万美元,目前仍在继续;
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;
2000年6月:美国IPC
Lead-Free Roadmap 第4版发表,建议美国企业界于2001年推出无铅化电子产品,2004年实现全面无铅化;
2000年8月:日本
JEITA Lead-Free Roadmap 1.3 版发表,建议日本企业界于2003年实现标准化无铅电子组装;
日本企业无论是其研究基础及其系统规划都已经走在了世界同行的前列,大多数电子电器企业在2000年前后就制定出无铅化时间表,如松下公司1998年10月第一款批量生产的无铅电子产品问世,Panasonic MiniDisc MJ30;2000年6月12日启动全制品无铅化计划,2002年12月推出绿色采购准则,2003年实现全制品无铅化(购入部品及OEM制品除外);索尼公司更是在1995年就开始进行PCB无铅化电子组装及元器件无铅化镀层的基础研究,并制定2005年3月实现全制品无铅化的目标,目前已经达成。
2002年1月欧盟 Lead-Free Roadmap1.0 版发表,根据问卷调查结果向业界提供关于无铅化的重要统计资料;
2002年美日欧三方代表在日本东京签署了世界无铅软钎焊发展规划框架协议,在该协议中,对电子元器件无铅化的规定是:2003年底之前实现引出端无铅化,2004年底之前实现元器件完全无铅化;对整机组装的规定是:2005年底之前完全实现无铅化组装。
基于全球无铅化及环境考评,欧盟议会和欧盟理事会2003年1月23日发布了第2002/95/EC号《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质的指令》(ROHS指令),在这个指令中,欧盟明确规定了六种有害物质为:“铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯(PBB)、聚溴二苯醚(PBDE)”;该指令自2006年7月1日起实施(指令中豁免项的相关产品除外)。2003年1月27日欧盟议会和欧盟理事会又发布了第2002/95/EC号《关于报废电子电气设备指令》,在这个指令中,针对各种进入欧盟成员国市场的电子电气设备产品的报废处理问题进行了明确的规定,并制定了相应的实施时间表。虽然ROHS指令规定,进入欧盟市场的电气电子产品无铅化强制要求从2006年7月1日开始,但这两个指令的发布,标志着争论以久的无铅化问题,由理论变成了现实,软钎焊行业“无铅化浪潮”由此兴起。
2、国内现状及政策
在无铅化浪潮中,中国软钎焊企业的动作及研究力度与国外同行存在一定的差距,但2004年后随着欧盟两个指令实施期限的临近,中国企业对无铅化制程研究的力度在加大,导入速度也在逐步加快。目前,有涉及出口到欧盟产品的中国电子信息产品企业多数已成功导入无铅化制程,大多数企业已经能够做到无铅化组装要求,“中国软钎焊企业”对无铅化的配套情况良好,无铅焊接产品及焊接工艺逐步成熟并不断运用到实际生产中去。
从2003年欧盟的指令出台后,中国信息产业部积极带领中国企业学习及应对,2003年3月中国信息产业部经济运行司就开始拟订《电子信息产品生产污染防治管理办法》,提议自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有Pb;同年中国国家标准化管理委员会把《无铅焊料标准》列入中国标准制定年度计划,并于2004年完成。同期,为应对欧盟无铅化浪潮要求及配合信息产业部联合国家七部委制定的《电子信息产品污染控制管理办法》(信息产业部第39号令)的实施,中国电子标准化研究所及其他相关单位相继推出《无铅焊料行业标准》、《无铅焊接用助焊剂标准》、《电子信息产品中有毒有害物质的限量要求》及《电子信息产品污染控制标识要求》等多个标准,目前均已进入报批程序。
3、无铅化绿色浪潮的现实意义
在软钎焊的发展过程中,锡铅合金一直是最优质的、廉价的焊接材料,无论是焊接质量还是焊后的可靠性都能够达到使用要求;但是,随着人类环保意识的加强,“铅”及其化合物对人体的危害及对环境的污染,越来越被人类所重视。美国环境保护署(EPA)将铅及其化合物定性为17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一,美国职业安全与健康管理署(OSHA)标准: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。
因为空气中含有SO2、NO2、CL2等,这些气体可随雨水生成H2SO4、H2NO3、HCL等强酸性物质,从而形成“酸雨”,而铅(Pb)或含铅物质垃圾在空气中与氧气反应生成PbO,当“酸雨”和PbO起反应后可生成:PbSO4、Pb(NO3)2、PbCL等,这些物质可溶于水,能随雨水一起进入地下饮用水循环系统而进入动物或人类的食物链;另外,在日常工作中,人体可通过皮肤吸收、呼吸、进食等吸收铅或其化合物,当这些物质在人体内达到一定量时,会影响体内蛋白质的正常合成,破坏中枢神经,造成神经和再生系统紊乱、呆滞、贫血、智力下降、高血压甚至不孕等症状;铅中毒属重金属中毒,在人体内它还有不可排泄、并且会逐渐积累的问题。
因此,“无铅化绿色浪潮”的现实意义在于,保护了铅对环境的污染,保护了人类的健康及我们赖以生存的家园。
二、中国软钎焊企业在全球无铅化浪潮中所面临的挑战
要谈中国软钎焊企业在全球无铅化浪潮中所面临的挑战,首先要了解全球无铅化浪潮发起时中国电子信息产业当时的实际情况。自改革开放以来,中国的电子电器及信息产品行业发展比较快,特别是21世纪最后几年的发展异常迅猛,因此引起了欧盟及日、美等发达国家的注意。我们用了不到20年的时间将信息产品由一个新兴产业变成了共和国的第一支柱产业,根据2002年的统计,我国在2002年向欧盟出口的信息产品约270亿美元,涉及其两个指令中10大类目录的产品约120亿美元。据不完全统计,我国2003年出口信息产品约占整个出口额的27%,比2002年增长4.9%左右。
十六大召开后,我国经济又进入一个快速增长期,特别是在会上提出的“走新型信息化道路”更是随后几年我国经济发展的指导思想。欧盟的两个指令无疑将在一定程度上拉大我们与欧盟国家的技术差距,冲击中国信息产业迅速发展的势头,限制了中国企业的出口,从而保护欧盟企业的利益。
因此,2003年初欧盟颁布两个指令,从而发动了全球无铅化的浪潮,对我国电子信息产业的直接影响可能有以下几个方面:
第一:欧盟两个指令的颁布,将在短期内对我国信息产品的出口造成一定的影响,信息产品出口额将有一定的下降趋势;
第二:在一定的时期内打乱我国信息产品出口的多元化局面,某些行业的影响将在短期内难以消除或突破;
第三:在欧盟两个指令实施前,我国将进入一个科技创新集中期,无铅化带来了电子电器行业技术的提升,并因此将影响产业规模化发展的速度;
第四:在未能完全达到欧盟标准要求之前,我国大多数企业将花费较大财力、物力对无铅化进行研究,在某些特殊领域,将不得不以高额费用引进国外专利或原辅材料;
全球无铅化浪潮的兴起,可能产生的不良影响远不止以上概括的这些,欧盟两个指令的颁布,既凸显了欧盟地区针对进口产品设立贸易技术壁垒的不良意图,也暴露出我国企业长期停留在国际产业链条末端、环保意识不强、核心技术缺失等重大缺陷。而在无铅化浪潮中,首当其冲的将是软钎焊行业,无论是电子元器件的无铅化还是产品组装无铅化,首先涉及的就是软钎焊料及软钎焊技术,因此,综合多方面、多层次状况来看, “无铅化浪潮”对“中国软钎焊行业”带来的挑战还是比较严峻的,主要有以下几个方面:
1、随着无铅化进程的不断深入与“中国软钎焊企业”的壮大,知识产权的问题日益紧迫;
在目前的无铅焊料专利中,国际专利共有三百多项,国内专利仅有六项。目前市场上销售的无铅焊料主要以“锡铜”系及“锡银铜”系合金为主,除“锡铜”无铅焊料外,其他在销无铅焊料基本都涉及日本或美国企业的国际专利,“锡铜”二元合金的诸多缺陷使得众多生产厂商在推广时或多或少都碰到了一些问题,因此都在“锡铜”二元合金的基础上添加了其他微量元素,这些焊料除了在规避国外专利方面起到了一些作用外,真正能够达到“锡银铜”系焊料水平的尚没有,与“锡铜”无铅焊料相比,其优势并不十分明显,更多层面上来看,可能只是某些焊料生产厂家的一种“卖点”炒作而已。
在中国软钎焊企业销量都不是特别大的时候,或者是没有和国外专利企业直接在市场上冲突的时候,似乎我们的日子还比较好过,一旦和国外企业直接在市场上有了正面冲突,在任何时候,知识产权问题都是对我们不利的一个潜在因素。
2、对无铅化工艺的认识不足,使很多企业在无铅化进程中走了弯路;
因为中国软钎焊企业普遍存在技术储备不足的缺陷,所以在无铅化浪潮刚刚兴起的开始时候,很多做焊料的厂家将纯锡直接交给客人使用,结果在强度方面根本达不到要求。当国外技术慢慢进来后,大家开始生产“锡铜”类无铅焊料合金,开始的时候,很少考虑到焊料的生产工艺以及客人的使用工艺,比如有的厂商生产无铅锡条在工艺上是比较容易的,直接浇铸就行了,但是某些合金在拉丝方面的性能就很差,这些都是经历过以后才逐渐认识到,并在实际的生产中慢慢提高。相比较国外厂商来讲,因为缺乏研究基础导致了对无铅化工艺的认识不足,结果走了一些弯路,浪费了大量的时间和精力。
3、因为无铅化的标准尚不统一,交易中存在较多隐患;
目前,对无铅焊料中铅含量控制的标准,业界还没有一个可以普遍适用的明确标准,针对相同的标准,一些厂商根据自身实际情况还制定了特殊的要求,比如参照“欧盟欧洲危险物质使用限制规程建议”等资料要求焊料中铅含量在1000PPM以下,有的企业要求在300PPM以下、有的要求在200PPM以下,还有电子制造厂商参照日本某些企业的限量标准,要求在100PPM以下。其实,在软钎焊料行业大家都知道,锡铅是共生矿,在实际冶炼及生产中精锡的铅含量一般也只能做到50-60PPM,焊料生产过程中加以控制可保证无铅焊料中铅含量在100PPM左右,但是如果按照某些电子厂商的要求,签订供货协议并保证每一批焊料都控制铅含量在100PPM以下,应该是比较困难的。不过将铅含量控制在200PPM以下还是可以做到的,但是,同样必须对原材料的选购、生产工艺流程等方面严加控制才行,而很多企业缺乏相关管控经验,时常感觉力不从心、无从下手。
4、技术研发不能满足无铅化后续较快的发展;
中国软钎焊行业在无铅焊料的研发方面十分欠缺,有的企业根本就没有技术研发人员,需要的产品就从资料上找来配比进行配制,而根本不考虑其他的问题,还有的企业有一两个技术人员,研发能力及技术储备显然不能满足无铅化的较快发展。国外某著名锡焊料企业研发技术人员有近百名,我们国内好多位在无铅领域卓有成效的专家、学者都曾在该公司实习或工作;再看国内同行,企业总人数超过百人的几乎没有,一般多在三十至五十人,而这些人中更多的是销售及管理人员,技术人员屈指可数。
研发力量的薄弱导致中国软钎焊料行业在研发力度上明显不足,除企业研发外,当然还有一些大专院校或研究机构在对无铅焊料进行技术研发,但是通过最近几年的成效来看,成果明显太少而且市场化的脚步太慢。造成这些专业研发机构研发力度不足的原因,一个方面是因为这些专业研发机构与市场脱节,研发出来的某个配比的无铅焊料在性能上及实验室的论证上都很好,但在实际市场中可能会碰到各种各样的问题,比如焊料可以做成焊条,但在拉丝的时候却碰到了问题,还有就是不能做成粉,这样一来,整个研发成果市场推广的意义就不大了;另一方面这些专业研发机构的研发经费问题,虽然国家每年都有各种各样的项目经费,但这些机构能够顺利拿到经费的并不多,在现有的经费条件下,往往要做很多项目,而且无铅焊料的研发是一个耗时比较长的系统工程,经费需求比较大,因此更多的研发机构往往在实际研发中因经费不足而导致后续研发力度跟不上市场发展需求;还有一个方面就是,虽然国家信息产业部或科技厅每年都会有相关无铅类或环保类的项目经费,但这些项目经费下发之后成果验收工作做的不够完备,让个别拿了经费的机构或企业没有真正的把经费用到项目研发上,而是更多的消耗在了跑项目、做项目的花销上或挪做他用。
上述种种原因的存在,导致了中国软钎焊行业后续研发力度不足,远远不能满足无铅化较快的发展速度,因此我们必须克服困难,找出对策,加大无铅焊料的研发力度,否则会被国际上越来越高的研发水平抛的越来越远。
三、在无铅化绿色浪潮的挑战中,中国软钎焊企业的应对措施
面对无铅化绿色浪潮带来的挑战,所有的软钎焊企业应该根据自身的实际情况,及时调整好企业发展思路,并积极寻求对策,以确保在这样新一轮的“工业革命”中不被淘汰。结合上述无铅化带来的几个方面的挑战及目前中国软钎焊企业在无铅化过程中存在的不足,本人认为,中国软钎焊企业应从以下几个方面加以应对:
(一)、学习并掌握全球绿色浪潮的发展动态
对所有的中国企业来讲当无铅化浪潮袭来时,大家所面临的困境都是一样,都要从头开始学习并认识它,如果把它看成是一次“工业革命”,那么“革命”的本身就是摒弃陈旧的东西标新立异的过程,对于新生的事物,大家总是存在一个认识的过程。在这一波的“无铅化浪潮”中,中国政府及企业都不是“革命”的发动者,只能是顺应潮流、接受“革命”现状,所以我们要在这股“浪潮”袭来时,认真学习相关政策法规、积极应对。
在学习的过程中,政府做了大量的工作,并组织专家学者积极应对,企业更应该积极应对,随着欧盟指令的实施,无铅化不断深入,在实际的生产制作过程中遇到的问题也越来越多,繁多问题解决的过程也是企业在无铅化道路上前进的过程。在努力适应欧盟两个指令的同时,中国企业应当更加深入地提升企业的应对能力,要做到应对自如,确保企业顺利发展,还必须时时把握无铅化浪潮的发展动态,提高企业自身素养,加强对各种风险的应对能力,才能够真正顺应无铅化发展潮流。
(二)、结合企业自身实际情况,投身无铅化浪潮,建设绿色工艺链
在“无铅化浪潮”所有的应对措施中,任何一个环节都显得至关重要,因为无铅化的要求较为严格,稍有不慎都有可能造成铅或其他限用物质超标而不合格,因此建设绿色供应链就显得尤为重要。
绿色供应链的建设是一个系统工程,它能够确保从原材料开始到终端产品都符合相关指令要求,并且在任何一个环节出现问题都具有可追溯性。首先,简单介绍一下软钎焊制造企业的绿色供应链的建设及其系统化的管控方案:
1、建设目的:
使每一批无铅焊料的限用危害物含量都在控制之中,保持产品批次间的稳定性与一致性,并且使每一批产品质量都具有可追溯性;
2、绿色工艺控制链示意简图(见下图):

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3、绿色工艺链操作方法与建议:
3.1、原材料入库时由IQC按照“企业质量验收标准”或与客人签署的“供货质量协议”进行检验,符合要求的贴“PASS”标签放行,并将该批原料批号、检验结果记录在案,抽取样品封存并保留三个月;
3.2、如果生产企业仍在生产含铅产品,应将无铅原料和含铅原料完全分开保存,并在无铅原料上做明显环保标记;
3.3、生产部门领取原材料,除应注明所领原材料批号外,在备注栏应写明预制成品或半成品批号;
3.4、如果是领取半成品,除应注明所领半成品批号外,在备注栏还应写明预制成品的批号;
3.5、仓库应按发料单上的所记批号作相应帐册记录,并根据预制批号打印相应成品合格证及标签,不得随意更改或多打,如有其他特殊情况不能确定预制品批号,生产部门应在备注栏注明,并在入库时标注;
3.6、生产部门在领取半成品进行生产时,在相应工位进行临时标识,标记该批半成品批号,如有更换批次生产时,则应及时更改;以确保在生产中可对每一批原材料质量进行随机跟踪管控;
3.7、生产部门在成品或半成品入库时,认真填写成品或半成品批号,仓库应核对入库单所编批号与“发料单预制批号”及“实物包装批号”是否一致,如发现有不一致的地方应及时找出原因并进行更正;
3.8、为确保整个工艺链的完善及正常运行,可安排专职统计人员一名。发料单及入库单均为一式三联,仓库、生产、统计各一联;
3.9、统计人员以“发料单”及“入库单”为记录相应批号资料的原始凭据;
3.10、在必要时,统计人员可去车间或仓库核对所统计的批号与实物是否相符,以确保记录无误;
3.11、在半成品品控方面,生产部门应与统计人员及时沟通,生产无铅锡条或浇铸半成品时应留样5-10g,并标明“该批预制品批号”交统计人员;
3.12、统计人员在收到批次标样时,及时交QE化验分析,化验人员应尽快出据检验报告,检验报告需写明品名、批号、检测结果等内容,检验报告由化验人员签字后交统计人员统一保管,按月装订成册;
3.13、检验样品完成后的部分应标明批号留样,留存期为3个月;
3.14、半成品及成品品质追溯表由统计人员认真、详实地填写记录,并按月装订成册,不得错记、漏记、涂改、遗失等。
4、绿色工艺链的管理:
4.1)、首先寻找资质比较好的原材料供应商,对供应商的生产能力、技术水平、资信程度等方面进行考评,并与供应商签定“无铅化绿色环保原料供货协议”,在协议中应明确规定交货期限、各种危害物质的含量控制标准等内容;
4.2)、在绿色无铅化进程中,对企业内部人员的“无铅化”专业性培训是需要长期、持续进行的,确保所有涉及到绿色无铅化方面的员工都能够认同并理解无铅化的意义,然后在实际工作中才能有效落实。对企业内部人员专业培训可分为三个部分:第一、技术人员的专业培训,培训目的是培养在无铅产品研发及生产工艺方面专长的人才;第二、管理人员的无铅化培训,管理人员是企业的骨干和上令下达的核心部分,因此管理人员是否能够了解并领悟企业在无铅化浪潮中的意图与发展思路显得格外重要;培训目的是为企业无铅化进程中培养和选拔管理人员;第三、操作人员培训,无铅化是一个系统的工程,因此在操作过程中必须对每一个可能涉及到无铅操作的员工进行培训,以提升操作人员对无铅化的认识。
4.3)、为确保企业所建设的“绿色工艺链”能够有效发挥作用,需要有一个系统化管控体系来支持它的工作。如果把原材料、半成品或成品中有毒有害物质的控制看成是一个个控制点,在整个无铅化工艺链中只控制有限的几个点,显然不能达到长期持续发展及高强度可靠性的要求,所以,建设无铅化管控体系就显得尤为重要了。建设系统化管控体系,首先必须找出控制点,将所有的控制点进行相关程序联系,并在所有相关的控制点中找出可行的点到点控制方案,当所有可控点都联成一体,那么一个完整的系统化管控体系就建设完成了。
4.4)、绿色工艺链系统化管控体系的管理方法。对“无铅化绿色工艺链”运作中所涉及的操作过程及相关资料能够做到书面化的应该做到书面化作业,对所有相关文档资料应归类整理并存档。在建设整个绿色工艺链的体系过程中,应结合企业自身情况建立相应的监督机制,监督机制的建立是为了保障整个体系正常的、正规化的运作,并分阶段对整个体系的运作情况进行总结,及时找出不足及缺陷,并提出相应整改对策。如果企业在ISO管理体系下运行无铅化绿色工艺链体系,应配合ISO管理体系的要求,建立相应程序文件,并依此运作与管理。
(三)、软钎焊企业应明确研究方向,切实做到技术研发与市场需求的一致性
在上面谈到中国软钎焊企业目前在技术研发中遭遇的挑战时,有提及当前业内研发现状的种种不足,针对那些不足状况,最为重要的应对及弥补措施就是:“明确研究方向”。在合金的配比或合金技术方面,国外企业及同行有早我们十多年的研发经历,国外技术的储备及目前领先的研发成果如果要突破,在短时间内难以完成;如果“中国软钎焊企业”也将“合金的配比或合金技术方面”作为研究方向,可能会在这个过程中消耗更多的财力与物力,既浪费了时间又浪费了金钱。因此,在这样的背景下,中国软钎焊企业明确研究方向就显得格外重要。
当前的市场形势是这样:无铅焊料合金技术后续研发的空间已经不大,能够添加的金属或元素均在实验范围中,当然这样的工作还是一直有人在做的;无铅焊接工艺的研究也已经趋于成熟,无铅化设备的更新与技术提升,使无铅化生产变成了可能,无论是焊锡丝、焊锡条、焊锡膏或BGA封装锡球等方面的生产、使用工艺都基本成熟。通过对国内软钎焊企业的调研以及对市场的了解分析,本人认为当前有一个课题值得研究,也是我们近期正在进行的一个课题计划,那就是“无铅助焊剂性能及其与各种常用无铅焊料的适配性研究”,虽然目前缺少经费,尚未有合作方一起进行课题的计划研究,我们还是独自承担了全部的任务,正在一步步深入研究。
通过分析,我们认为中国软钎焊企业研究这个课题的必要性主要有以下几个方面:
1、目前国内外无铅焊助焊剂均存在固含量偏高,焊后残留较多需清洗,很多使用者对此状况表示不满;
2、国内同行的无铅助焊剂产品大多以松香型为主,较低固态的免清洗无残留无铅助焊剂尚不成熟,焊接效果不理想;
3、目前市场上在销售的“免清洗无铅助焊剂”在助焊性与耐温性能方面都有待提高,工艺窗口窄、适用性较差;
4、针对目前市场不断推出的各种合金的无铅焊料,在适配无铅助焊剂方面尚没有专业的研究与科学的分析;
5、针对同一种合金的无铅焊料在不同状态下适用的焊剂情况国内外业界尚没有系统地进行研究。比如Sn-Ag-Cu合金焊料,当把它做锡丝焊接,以及做成焊锡条进行波峰焊接,或做成SMT焊锡膏表面贴装时,它所适用焊剂状况是存在很大的差异,我们要找出其中的差异,并找出最匹配的核心组份及其添加量。
我们把课题研究目标定在不同种类的两种松香基体上,通过对助焊剂中“活化剂及表面活性剂”等核心组份的调配,结合不同合金组份的无铅焊料,以及同种组分不同形态的无铅焊料进行助焊性(扩展率、润湿时间)、耐温性能、不同温度条件下绝缘阻抗、焊后离子污染度的差异等进行多种对比性实验。
本课题最终的研究目的:为找出不同组份的无铅焊料及同种组份不同形态的无铅焊料,最佳匹配的无铅助焊剂核心组份,同时为研发各种焊料形态下“无铅免清洗焊剂”做出重要的科学试验依据,并在国内业界达到资源共享,争取在焊剂研究方面不落后于国外同行。
(四)、做好企业的各种储备,不断提升可持续发展能力
如果要在“绿色无铅化浪潮”中立于不败之地,并最终得以发展壮大,那么,中国软钎焊企业“可持续发展能力的培养”,就应该成为适应无铅化浪潮的一个重要举措。国外技术在飞速提升,国际竞争在日益加剧,国外电子制造业更多地把加工基地设在中国,那么这一部分厂商就成了所有软钎焊企业的潜在客户,一旦交易开始,市场就把我们的企业推到了“无铅化浪潮”的风口浪尖上。
不得不承认的事实是,无论资金实力、国际合作、市场运作娴熟程度、市场化经验等各方面,中国软钎焊企业比国外同行要弱一些,综合以上种种不利因素来看,目前,当务之急就是做好各种储备并做好长远发展规划;当前,为确保企业可持续发展能力,中国软钎焊企业做好两个方面的储备:
1、各种人才的储备。
人才的储备主要包括管理人才、技术人才、营销人才这三方面的储备。一个企业正规化的发展离不开高素质的管理人才,对“管理人才”的要求是既有丰富的管理经验,也要有较强的管理能力,而丰富的经验及较强的管理能力,均应在平时的工作中进行经验的总结或实践操作的锻炼得来,所以“管理人才”的储备是必要的;如果说人才是企业的宝贵财富,那么“技术人才”应该是企业财富中比较贵重的那一部分,技术人才的储备一方面能够确保企业发展的可持续性,另一方面为企业技术更新和后续技术人员的培养起到至关重要的作用;“营销人才”是一个企业直接对外的桥梁,营销人才的销售能力与专业水平,在很大程度上决定着企业在市场的拓展能力,尤其是当前涉外订单越来越多的情况下,对营销人才的要求也越来越高,如果能够做一个长期培养规划,打造全能型营销人才,特别是在“对外贸易方面”有专长的人才,可能是更多企业的需要,与国外企业更多的接触,能够提升中国企业自身的品位与能力。因此,各种人才的储备是企业可持续发展能力培养的基础所在。
2、各种技术的储备。
具体谈到软钎焊企业的基础技术储备主要有以下几个方面:
第一,合金技术储备。虽然前面有讲过,我们的企业不能把“无铅焊料合金配比”作为长远研究方向,但是“合金技术”是焊料企业的基本技本,无论无铅化浪潮如何发展,永远离不开各种各样的合金技术,因此“一些最基本的合金技术”储备,还是十分必要的。
第二,配套化学品技术储备,在软钎焊料行业中所涉及的配套化学品是比较多的,包括助焊剂、清洗剂、稀释剂、锡渣还原剂、抗氧化剂等,目前很多焊料企业没有相关专业技术人才,不具备相关化学品的专业技术储备,在无铅化以后碰到越来越多的相关化学品的技术问题,特别是助焊剂及清洗剂问题尤其突出,比如无铅焊锡丝上锡性能不佳、无铅焊料在波峰焊中使用时配套助焊剂浸润性能不良、耐温低,以及焊后清洗时造成板面泛白的现象时有发生。因此,对无铅焊料配套化学品技术储备就显得格外重要。而这种技术储备并不是购买一两个配方回来就万事大吉了,而是要求焊料企业需配备专业的化学品技术人员,能够明确了解、掌握配套化学品的特性及其工作原理,在出现问题时能够及时调整,并持续不断地提升无铅焊料配套化学品研发、运用的技术水平。
第三,生产工艺技术储备,这种储备要求“软焊企业”能够切实了解无铅焊料的合金特性;比如,掌握了“无铅焊料合金比锡铅合金高熔点高的特性”,才能够明确无铅焊料为什么需要在较高的温度下进行熔合;了解掌握了无铅焊料合金比锡铅合金差的延展性等,才能够在挤压拉丝时,采取有别有锡铅焊料合金的方法进行正常的生产。
第四,产品使用工艺技术储备,这种技术储备主要指焊料生产企业要了解并掌握自身产品的使用工艺要求;比如Sn-Cu系无铅焊锡丝的使用温度比锡铅焊料有所提高,一般情况下在恒温烙铁使用时温度设定在375OC左右,同样成份的无铅焊锡条在波峰焊中使用时,正常的锡液工作温度只要设定在255-265OC即可,无铅焊料用于SMT表面贴装工艺时,要了解其工艺适用性,为客人提供其工作温度曲线。同时,在所有的焊接工艺中,软钎焊企业应该了解相关焊接工艺的基本原理及其基本参数的意义,比如在波峰焊工艺中,要了解“预热温度、走板速度、波峰高度、链条倾角”等参数,在SMT表面贴装中应该了解“印刷速度、焊膏厚度以及回流曲线的每一段温度设定,了解预热区、保温区、干燥渗透区及焊接区、冷却区等各个区段的意义及作用”等;掌握并具备了产品使用工艺技术,既能够很好地服务客人拓展市场,也能够在自身生产及研发中提供相应的技术支持,所以,焊料生产企业对自身产品使用工艺的技术储备也是十分必要的。
四、无铅化浪潮为中国软钎焊企业带来的机遇
要谈“无铅化浪潮为中国软钎焊企业带来的机遇”这样一个问题,不得不提及欧盟两个指令推出前后,中国软钎焊行业当时所面临的行情状况。进入2003年以后,有色金属市场价格持续走高,行情不断变化,2003年春节前,纯锡价位在3.9-4万元每吨,2004年一度涨至近10万元/吨,经过2005年全年及2006年大半年的整理、振荡,目前每吨精锡的价位仍然在8万元上下。
中国是产锡大国,也是锡消费大国,国家对矿藏资源的强化管理,一度减少了盲目的滥挖滥采现象,因此引起行情振荡也是必然的,国家行为往往是站在更高层次的角度,从长期可续性发展的理念出发,将相关矿藏进行更加合理的资源整合,以便更充分地加以利用,同时杜绝了资源破坏与浪费。
2003初至2005初近两年的时间,是焊锡制造行业的一个冬天,原材料价格大幅度上涨,影响甚至扼杀了一批小企业的生存,而能够艰难维持的企业,此时又不得不面对另外一个看起来似乎同样严峻的问题,那就是焊锡行业的无铅化问题。面对来势汹涌的“无铅化浪潮”,国内企业在开始时多少有些不知所措,有的企业积极组织人员了解学习,有的企业盲目照搬照抄相关国外资料,还有一部分企业在观望与等待中艰难度日。
尽管在ROHS指令中针对电气电子产品限制使用的共六类有毒有害物质,但是在焊锡行业切实需要面对的,其实只有铅这一类物质。在电气电子产品中“镉(Cd)”元素多用见于塑胶材料中,它作为一种塑胶材料的色母或色粉填充助剂,能有效保证塑胶制品在较长时间的自然环境下不会很快老化及或色变;“六价铬(Cr6+)”在电镀中能够使起到很好的作用;金属“汞(Hg)”及焊锡合金中很难存在,一般多用于汞电池的生产;至于“聚溴联苯(PBB)”及“聚溴联苯醚(PBDE)”一般都是作为阻燃剂在使用,不会存在于焊锡合金中。通过外部现象分析,是因锡矿资源开发力不足所致,其实往更深层次分析,不难发现纯锡价格的上涨与欧盟的两个指令有关。因为无铅化以后焊料中的锡铅组合被打破,铅被全部去除,取而代之是少量的“铜、银”或其他金属,这些添加金属的比例很小,一般总量不会超过5%,因此锡的含量可能会达到95%左右,比锡铅合金最常见的63/37共晶点焊锡的含锡量高出约32%,也就是说每一吨无铅焊料,比63/37锡铅焊料用锡量多出约320公斤。由此看来,锡用量的增加,也是刺激锡价持续上涨的一个原因。
了解过无铅化带给中国软钎焊企业的挑战,也了解了无铅化前后的中国焊锡行业面临的实际境况,结合目前“中国软钎焊行业”的实际情况,可以将无铅化给中国软钎焊行业所带来的机遇归纳为以下几点:
1、焊锡行业经过前期阵痛重新整理,无铅化带来了更大的利润空间,许多厂家获得重生,一些厂家得以壮大。
在锡铅合金时期,锡、铅价格在市场上是透明的,锡铅焊料的价格也是透明的,以当时纯锡价格40000元/吨,铅9000元/吨时为例,63/37焊料的成本大致是这样计算的,锡的成本为40000元/吨X63%=25200元/吨,铅的成本为9000元/吨X37%=3330元/吨,加上每吨的制作、包装、运输成本2000元,那么当时63/37焊料的价格在30530元/吨,而当时市场销售价已经低至33000-34000元/吨,因此每吨63/37焊料的利润在2000-3000元左右,到了后期价格战开始打响,甚至最低利润1000元/吨时也有企业愿意去做,平均利润率不足10%;如此算来,一些规模较小的企业已经没有多少利润空间,生存面临着严重的考验。
无铅化浪潮袭来之后,更多的客商并不了解无铅焊料的成份及其配比情况,无铅焊料的成本价格在市场上并不透明,因此,软钎焊料生产企业开始出现了较大的利润空间。以目前锡价在80000元/吨、银价为3000元/公斤的行情为例,锡铜系无铅焊料的成本约在82000元/吨,但目前市场最低售价也能达到95000元/吨左右,利润率在15.8%左右;锡银铜系无铅焊料成本在175000元/吨,售价一般在210000-230000元/吨,利润率可达到20-30%之间。平均算来,每吨无铅焊料的利润率比锡铅焊料要高出5-10%甚至更高,因此,在2003前后一些经营不景气的工厂或者是规模较小的企业开始复苏,并逐步壮大,以前规模较大的焊料企业获得更多的利润、积累了更多的资本。
2、焊锡行业在无铅化过程中加快了企业正规化进程;
在锡铅焊料时期,很多企业不注重企业的正规化问题,技术落后、管理松散、随意性较强等状况在很多焊料企业都存在,无铅化后因为下游客商对无铅化的重视,以及无铅化较为严格的管控要求,让很多企业开始注重正规化建设。比如很多企业开始加强企业内部管理,把有铅生产及无铅生产分开,并实行责任人负责制,在整个生产及市场运作体系中引入正规化管理理念,为企业能在无铅化浪潮中立稳脚跟,打下了扎实的基础。
3、无铅化让更多的焊锡企业认识到知识产权及技术的重要性,让中国企业加快了研发步伐,提升了研发能力,与专业院校或科研单位进行了更广泛的合作;
无铅化浪潮袭来后带来的诸多挑战,让很多企业已经认识到了知识产权及无铅化技术的重要性,开始加快企业内部的技术研发能力,很多企业开始请用高级专业人才,组建自己的实验室,购买先进的检测仪器等。同时开始与专业院校或科研单位进行更广泛的合作,将专业院校或科研单位的研究成果转化为规模化生产,这种将科研、生产、销售连成一体的做法,是无铅化浪潮为中国软钎焊企业促造的一个良好机遇。
4、在锡焊料协会的领导下,无铅化让焊锡行业得到更大的团结协作;
无铅化开始以来,锡焊料协会极为重视无铅化浪潮为中国企业造成的困难,积极组织企业进行应对,同时积极发挥协会的作用及影响力,加强与信息产业部等政府机构的合作,为企业解决各种实际的困难。在协会的努力下,协会内企业团结一致,在今年取得了“Sn-Cu-Ni-Ce和Sn-Ag-Cu-Ce”两项国家专利,帮助中国软钎焊料企业在知识产权方面做出来相应的贡献。另外在2004年至2006年三次年会的主题都是以“无铅化”为主,在年会上组织专家学者向众多的焊料企业讲授无铅相关知识,并对各种疑难问题给予解决。在锡焊料协会的领导下,焊锡企业团结协作的氛围也在加强,比如这次申请专利就是在协会的牵头下,由几家焊料企业共同协作完成的,这种情况在无铅化以前是没有过的,所以说在锡焊料协会的领导下,无铅化让焊锡行业得到了更的团结协作,使中国软钎焊行业整体水平提高有了一定的保障。
五、结论
中国信息产业的迅猛发展,持续不断地在支持着中国软钎焊企业的发展,虽然全球的“无铅化浪潮”为中国软钎焊行业制造了一定的麻烦,并面临着诸如“技术、标准、知识产权、研发能力等”问题的挑战,但是我们的企业可以通过“不断学习、建设绿色工艺链、明确研究方向、做好各种储备措施等”加以应对;在“中国软钎焊企业”接受挑战与积极应对的过程中,“无铅化浪潮”也为我们的企业带来或造就了一些机遇,我们的企业应该抓住机遇、再接再厉、不断进步,并争取为全球“无铅化浪潮”作出积极的贡献。
全球无铅化浪潮促使着电子电器行业的技术不断提升,它为人们提供了无铅化环保可行的实例论证,使工业发展的同时更加注重环保,随着科技的发展,无铅化会越来越成熟,越来越能被人们所接受。在未来,绿色浪潮将会更加广泛,包括当今未提及的有毒有害物质,在将来都有可能被列为环保限制的对象,环保理念已经深入人心,全球无铅化绿色浪潮将势不可挡,它将为人类的可持续发展提供保障。
软钎焊行业无铅化是全球工业化进程中的又一个里程碑,也是全球工业史上的又一次革命,中国众多的软钎焊生产及研发单位积极面对、不断提升。软钎焊行业的无铅化带来的影响是久远的,从环保角度讲,无铅化是人类献给大自然福泽万代的礼物,从工业化发展、行业发展及企业自身发展等各个角度来讲,在焊锡行业无铅化的进程中,没有输家,所有的参与者都是赢家!无铅化是行业的共赢、也是全人类的共赢!
(注:本文发表于《锡焊料》杂志,后被“中国电子质量管理协会编版的《电子信息产品污染控制法规、论文汇编暨中国绿色电子产品生产企业名录(2007)》收编!”)
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