芯片产业绿色制造的阻力

　　主要受欧盟在电子设备中对包括铅在内的6种物质的禁用(RoHS)指令的推动，芯片制造商早在几年前就开始向无铅涂镀和“绿色”封装进行过渡。由于铅本身的电气和机械特性，使其在半导体封装、电路板和其它电子零部件中得到广泛使用。因此，对铅的禁用将对电子产业产生深远影响。最大的技术挑战在于：需选择一种可靠的替代铅锡镀层的合适材料以及一种满足无铅工艺要求的更高回流温度的塑封材料。在制造商致力于解决这些可靠性问题之际，又出现了其它一些重要问题，包括：物流和库存管理、对应零件代码的变化及材料成分信息管理。

　　虽然实施无铅工艺并不容易，但一些IC供应商已经实施了新的制造方法，并降低了无铅工艺带来的许多风险，其中最显著的风险是锡须和焊点可靠性。

　　向无铅工艺转变的最大挑战之一是锡须(tinwhisker)，它可导致电气短路和系统瘫痪。虽然已证明哑光纯锡镀层是替代塑封中的铅锡合金的最佳材料，但发现无论是在纯锡还是在复合镀锡中都会出现锡须——导电晶丝。

　　RoHS指令规定，在固定的一段时期内，一些高可靠性领域可以豁免执行，这些领域包括军事/航天及部分工业控制和电信产品。这样做的一个主要原因就是锡须问题。对这些领域来说，器件制造商可以在元器件引脚上继续使用铅锡镀层或镀金处理。但在某些场合，包括TI在内的一些芯片制造商，选用镍/钯/金(NiPdAu)镀层，已经解决了锡须问题。

　　通过对业界所接受的各种工艺比较后，哑光镀锡被选用，这是由于其电气、机械和防潮等性能都较好，负责RoHS无铅项目的ADI的封装和组装工程师KathleenMcLaughlin表示：“只要在板级处理工艺是为给定器件优化并确保可靠焊接，就没有前向和后向兼容问题。”

　　也有其他一些人持相同观点。“除了锡须问题以外，锡是一种很棒的金属，”Microsemi公司的技术总监RayDiBugnara表示。“直到出现系统失效，军事部门在过去很长一段时间内都一直使用纯锡。目前，IC工作在μA级水平、工作电压很低，间隔只有10mil，所以，如果出现锡须，则它几乎不需要电流就能自动触发逻辑翻转，从而使系统瘫痪。

　　IC供应商并非对镍/钯/金涂镀技术熟视无睹，问题在于该工艺成本太高。除需修改工具外、还要进行工艺表征和认证工作。采用镍/钯/金镀层工艺并确保不同封装类型都符合要求，是一项代价高昂、资源密集的工作。

　　以TI的情况为例，当它在1989年，不得不替换其浸焊设备时，TI转而采用镍/钯/金涂敷工艺，TI的无铅项目经理KenFarrington介绍。TI决定不再使用后镀工艺，将工艺转换到镍/钯/金的引脚框架(leadframe)，以省去组件上的浸焊步骤，而且也加快了产品上市速度。