无铅焊接的质量和可靠性分析报告

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无铅焊点可靠性分析

无铅焊点可靠性分析

无铅焊点可靠性分析单位:姓名:时间:无铅焊点可靠性分析摘要:主要介绍了Sn-Ag-Cu合金焊接点发生失效的各种表现形式,探讨失效发生与影响可靠性的各种原因及如保在设计及制程上进行改进以,改善焊点的可靠性,提高产品的质量。

关键词:焊点;失效;质量;可靠性前言:电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。

在这样的要求下,如何保证焊点质量是一个重要的问题。

焊点作为焊接的直接结果,它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。

也就是说,在生产过程中,组装的质量最终表现为焊接的质量。

目前,环保问题也受到人们的广泛关注,在电子行业中,无铅焊料的研究取得很大进展,在世界范围内已开始推广应用,无铅焊料与有铅焊料相比,其润湿性差、焊接温度,形成的焊点外观粗糙等不利因素。

因此对其焊点品质也是一个大家很关注的问题。

中将就Sn-Ag-Cu焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行探讨。

一、无铅焊点的外观评价在印刷电路板上焊点主要起两方面作用。

一是电连接,二是机械连接。

良好的焊点就是应该是在电子产品的使用寿命周期内,其机械和电气性能都不发生失效。

良好的焊点外观表现为:(1)良好的润湿;(2)适当的焊料,完全覆盖焊盘和焊接部位;(3)焊接部件的焊点饱满且有顺畅连接的边缘;二、寿命周期内焊点的失效形式产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的, 其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线, 也称浴盆曲线(见下图)如上图所示,产品寿命的曲线总共分为三个阶段早期故障期,偶然故障期,耗损故障期。

1)、早期故障期:在产品投入使用的初期,产品的故障率较高,且具有迅速下降的特征。

这一阶段产品的故障主要是设计与制造中的缺陷,如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等,产品投入使用后很容易较快暴露出来。

可以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至消灭早期故障。

2)、偶然故障期:在产品投入使用一段时间后,产品的故障率可降到一个较低的水平,且基本处于平稳状态,可以近似认为故障率为常数,这一阶段就是偶然故障期。

无铅焊点的可靠性及其验证试验

无铅焊点的可靠性及其验证试验

无铅焊点的可靠性及其验证试验编辑: panda-liu无铅焊点的可靠性及其验证试验by John H. Lau Agilent Technologies, Inc. EMA摘要本研究中对RoHS符合产品的可靠性进行了研究,重点是无铅焊点的可靠性。

焊料在电子组装中是一个电的和机械的―胶水‖。

无铅焊料提供的特性是否会让业界在未来一直依赖它?本文无法给出结论!然而,我们试图帮助所有从事这项工作的人更好地理解为什么或应该如何去做,以便他们在未来能够找出答案。

引言R oHS中规定禁止使用铅(Pb),汞(Hg),镉(Cd),六价铬(Cr6+),PBB(多溴联苯),PBDE(多溴二苯醚)等6 种有害物质,实施日期是2006年7月1日。

这意味着,从这天起,所有的EEE(电气、电子设备),除那些豁免的之外[1,2,3],如果他们含有这6种禁用物质,都不能在欧盟市场上销售。

无-X (如无- 铅)的定义是什么?这6种禁用物质在任何一个EEE的均匀材质中所允许的最大浓度值(MCV)已在EU公报上公布,并在2005 年8月18日立法[4]。

它陈述:条款5(1)(a)规定,铅、汞、六价铬、多溴联苯(PBB),多溴二苯醚(PBDE)均匀材质的MCV 为0.1%重量百分比,镉的MCV为0.01%。

简单地讲,以无铅为例,定义为任何一个EEE在所有的(单个的)均匀材质中,铅含量小于0.1wt%。

什么是均匀材料?它定义为不能进一步分解成不同材料的单一材料。

更多的―均匀材料‖解释,请参看[5]。

本文重点仅讨论Pb有害物质。

当今,焊料合金多半使用的是63Sn37Pb,熔点183℃。

不久前,多于1 0 0种无铅焊料合金存在于世,如[6]中表3.1 所示。

然而,今天电子业界主要的无铅焊料是Sn(3-4)wt%Ag(0.5-0.7)wt%Cu (或简称SAC),熔点217 ℃,比铅锡焊料合金的熔点高34℃。

印制电路板组装采用SAC焊料(替代SnPb)时,元件和PCB将承受更高的焊接温度,且他们在成本、性能和可靠性方面有很大的不同[10]。

无铅焊接和可靠性测试

无铅焊接和可靠性测试

2.4.5无铅可靠性常见测试项目 • 5、机械强度试验 • 主要检查焊点的机械强度,通常称为 pull/push试验。 • 严格来讲,这种试验不能归入可靠性测试 的项目。但如果强度试验前,经过时间、 条件方面的预处理,就属于可靠性测试的 项目。
2.4.6无铅可靠性常见测试项目
• 6、机械疲劳试验 这种试验主要应用在电路板上,通过施加交变 的载荷,验证焊点或者PCB的抗疲劳性能。
2.4 无铅可靠性测试的内容
• 涉及无铅的材料、工艺、产品,需要进行 规定时间和规定条件下、能否完成规定功 能的测试,均属于无铅可靠性测试的内容。
2.4.1无铅可靠性常见测试项目
• 1、元器件耐热性试验 主要验证元器件在经过无铅焊接较高温 度的工艺条件,封装的完好性。
2.4.2 无铅可靠性常见测试项目 • 2、元器件可焊性试验 主要验证元器件经过长期储存后引脚的可焊性。
• 由于合金组分大于3以后在冶金和研究方面 变的异常复杂,目前应用较多的合金系统 仍为二元或者三元,其中SnAgCu三元合金 占主导地位。
1.2.4 无铅材料的种类
• 下表是目前一些国际知名公司的应用
1.2.5 无铅材料方面的专利
Mitasubishi Alpha Nihon Senju Indium AT&T Hitachi MitsuiM&S IBM Matsushita 0 10 20 30 40 50
1.3.1 无铅材料的认证
• 和锡铅相同,无铅材料也需分别制造为焊膏paste、 焊棒bar、焊线wire来使用。
• 和锡铅相同,无铅材料也需要分别通过现有的各 种国际标准、国家标准、行业标准的测试认证。 这方面IPC、IEC、Bellcore等国际组织,GB、 BS、DIN、ASTM、JIS等国家标准,以及SJ、 YD、GJB、MIL等行业均有大量规定。 • 和锡铅不同,那么究竟不同在什么地方呢?

无铅焊料研究报告综述

无铅焊料研究报告综述

无铅焊料研究报告综述无铅焊料是一种对环境友好且高效的焊接材料。

本文将综述无铅焊料的研究报告,涵盖其背景、特性、应用和发展趋势。

总体而言,无铅焊料是一种有希望替代传统铅基焊料的焊接技术。

1.背景无铅焊料的研发是为了减少对环境的污染。

传统的铅基焊料含有大量的铅,当焊接过程中铅被释放到环境中时,对人体健康和环境造成了潜在的危害。

为了保护人类和环境的健康,全球范围内开始研发无铅焊料。

2.特性无铅焊料具有一系列优点。

首先,无铅焊料在高温下的性能比传统铅基焊料更好,可以在更高的温度下进行焊接,提高了焊接的质量和可靠性。

其次,无铅焊料不会产生有毒的铅蒸汽,避免了对工人和环境的污染。

此外,无铅焊料还具有较低的成本和更长的寿命,使其变得更加可行和具有竞争力。

3.应用无铅焊料广泛应用于电子产品的制造过程中。

例如,它可以用于手机、电脑、电视和其他电子设备的电路板的焊接。

无铅焊料还可用于汽车制造、航空航天、医疗器械和其他领域的焊接。

4.发展趋势无铅焊料的研究和应用仍在不断发展。

研究人员正在寻找更好的无铅焊料配方,以提高其性能和可靠性。

此外,随着全球对环境保护要求的提高,无铅焊料将会得到更广泛的应用。

目前,一些国家已经颁布了禁止使用铅基焊料的法律和法规,促使了无铅焊料的市场需求。

总结起来,无铅焊料是一种有希望替代传统铅基焊料的焊接技术。

它具有环境友好、高效和广泛应用的特点。

随着全球对环境保护意识的提高,无铅焊料的研究和应用将会得到更大的关注和发展。

无铅焊接的可靠性.

无铅焊接的可靠性.

无铅焊接的靠谱性考虑到环境和健康的要素,欧盟已经过立法将在 2008 年停止使用含铅钎料,美国和日本也正踊跃考虑经过立法来减少和严禁铅等有害元素的使用。

铅的迫害当前全世界电子行业用钎料每年耗费的铅约为 20000t,大概占世界铅年总产量的 5%。

铅和铅的化合物已被环境保护机构 ( EPA ) 列入前 17 种对人体和环境危害最大的化学物质之一。

无铅钎料当前常用的含铅合金焊料粉末有锡一铅( Sn-Pb)、锡一铅一银( Sn-Pb-Ag)、锡一铅一铋( Sn-Pb-Bi )等,常用的合金成分为 63%Sn/37%Pb以及 62%Sn/36%Pb/2%Ag。

不一样合金比率有不一样的融化温度。

对于标准的 Sn63 和 Sn62 焊料合金来说,回流温度曲线的峰值温度在 203 到 230 度之间。

但是,大多数的无铅焊膏的熔点比 Sn63 合金超出 30 至45 度,所以,无铅钎料的基本要求当前国际上公认的无铅钎料定义是 : 以 Sn 为基体,增添了 Ag、 Cu、Sb、In 其余合金元素,而 Pb 的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。

无铅钎料不是新技术,但今日的无铅钎料研究是要追求年使用量为 5~6 万吨的 Sn-Pb 钎料的代替产品。

所以,代替合金应当知足以下要求 :(1)其全世界储量足够知足市场需求。

某些元素,如铟和铋,储量较小,所以只好作为无铅钎猜中的微量增添成分;(2)无毒性。

某些在考虑范围内的代替元素,如镉、碲是有毒的。

而某些元素,如锑,假如改变毒性标准的话,也能够以为是有毒的 ;(3)能被加工成需要的全部形式,包含用于手工焊和修理的焊丝 ; 用于钎料膏的焊料粉 ; 用于波峰焊的焊料棒等。

不是全部的合金能够被加工成全部形式,如铋的含量增添将致使合金变脆而不可以拉拔成丝状 ;(4)相变温度 ( 固 / 液相线温度 ) 与 Sn-Pb 钎料邻近 ;(5)适合的物理性能,特别是电导率、热导率、热膨胀系数;(6)与现有元件基板 / 引线及 PCB资料在金属学性能上兼容 ;(7)足够的力学性能 : 剪切强度、蠕变抗力、等温疲惫抗力、热机疲惫抗力、金属学组织的稳固性 ;(8)优秀的湿润性 ;(9)可接受的成本价钱。

无铅焊料表面贴装焊点的可靠性

无铅焊料表面贴装焊点的可靠性

无铅焊料表面贴装焊点的可靠性新闻推荐相关评论无铅焊料表面贴装焊点的可靠性Reliability of SMT welding spot■上海微系统与信息技术研究所肖克罗乐由于Pb对人体及环境的危害,在不久的将来必将禁止Pb在电子工业中的使用。

为寻求在电子封装工业中应用广泛的共晶或近共晶SnPb钎料的替代品,国际上对无Pb钎料进行了广泛研究。

其中,共晶SnAg和共晶SnAgCu钎料作为潜在的无Pb钎料,具有剪切强度、抗蠕变能力、热疲劳寿命好等特点。

在焊接过程中,熔融的钎料与焊接衬底接触时,在界面会形成一层金属间化合物(IMC)。

其形成不但受回流焊接过程中温度、时间的控制,而且在后期的服役过程中其厚度也会随着时间的延长而增加。

研究表明界面上的金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因素。

过厚的金属间化合物层会导致焊点断裂韧性和抗低周疲劳能力下降,从而导致焊点可靠性的下降。

由于无铅焊料和传统的SnPb焊料的成分不同,因此它和焊接基板如Cu、Ni和AgPd 等的反应速率以及反应产物就有可能不同,从而表现出不同的焊点可靠性。

本所全面而系统地研究了Sn96.5Ag3.5、Sn95.5Ag3.8Cu0.7和Sn95Sb5等无铅焊料和多种基板及器件所形成表面贴装焊点的可靠性,现就一些研究成果做一简要介绍。

无铅焊料与Au/Ni/Cu焊盘所形成焊点的可靠性实验选用的表面贴装元件为1206型陶瓷电阻。

FR4印刷电路板上的焊盘结构为Cu/Ni-P/Au,其中,Ni-P层厚度为5mm,P含量为12 at%。

所用焊料为以上几种无铅焊料以及62Sn36Pb2Ag。

用剪切强度测试方法考察焊点在150℃时效过程中的可靠性。

图1为SnAg/Ni-P/Cu焊点的扫描电镜照片。

在SnAg/Ni-P界面发现有Ni3Sn4生成,其厚度随时效时间而增加。

SnAg焊点由Sn基体与镶嵌于其中的Ag3Sn颗粒组成,在界面附近有少量的片状Ni3Sn4,这是由于在回流过程中溶于焊料中的Ni在其后的冷却过程中析出而形成。

无铅焊料研究报告综述

无铅焊料研究报告综述

无铅焊料研究报告综述无铅焊料是一种替代传统有害铅族元素的焊接材料。

由于铅的毒性和环境污染问题,无铅焊料的研究和应用已经成为焊接领域的一个热门话题。

本综述将对无铅焊料的研究现状进行概述,并讨论其应用前景。

一、研究背景无铅焊料的研究起源于对铅的环境和健康问题的关注。

传统的铅焊料在焊接过程中会释放出有害物质,对人体健康和环境造成潜在风险。

随着环境保护意识的提高,研究人员开始寻找无铅的替代品,以减少对环境和人体的伤害。

二、无铅焊料类型目前,无铅焊料的研究主要集中在两个方面:无铅钎料和无铅焊丝。

无铅钎料是一种用于电子元器件和微电子封装的焊接材料,其主要成分是镍,银和锡等无铅合金。

无铅焊丝则适用于半导体和电子组件的焊接,广泛用于电子设备制造和汽车行业。

三、无铅焊料的特点与传统的铅焊料相比,无铅焊料具有以下几个显著的特点:1.环保:无铅焊料不会释放有害的铅元素,对环境和人体健康无毒害性,符合环保要求。

2.可靠性:无铅焊料能满足组件焊接的可靠性要求,其焊缝强度和抗热冲击性能优于传统铅焊料。

3.经济性:由于铅焊料的成本逐渐增加,无铅焊料因其可再生性而具有更低的成本。

四、无铅焊料的研究进展在无铅焊料的研究中,研究人员主要关注材料的性能和工艺优化。

针对无铅钎料,目前的研究主要集中在改善焊缝强度和抗热冲击性能,提高焊接质量。

而对于无铅焊丝,研究人员主要致力于提高其润湿性和可焊性,以满足高要求的焊接工艺。

五、无铅焊料的应用前景随着环保意识的提高和环境保护法规的加强,无铅焊料将逐渐取代传统铅焊料成为焊接领域的主流材料。

虽然无铅焊料在性能和工艺上仍存在一些挑战,但其广泛应用的前景是十分乐观的。

尤其是在电子设备制造、汽车行业和航空航天等高端领域,无铅焊料将成为必备的焊接材料。

六、总结无铅焊料的研究和应用是一个具有重要意义的课题。

其环保性和可靠性使得无铅焊料成为未来焊接材料的重要发展方向。

然而,目前研究仍面临一些挑战,如材料性能和工艺优化等。

无铅焊锡膏出货检验报告

无铅焊锡膏出货检验报告

无铅焊锡膏出货检验报告
一、检验目的
本报告旨在对无铅焊锡膏的出货质量进行检验,确保产品符合相关标
准和规定要求。

二、检验方法
1.外观检验:采用目视检验法,对焊锡膏的外观进行检查,包括颜色、光泽度、均匀度等。

2.粘度检验:采用粘度计测定焊锡膏的粘度,确保其在使用时具有适
当的流动性。

3.焊接性能检验:采用回流焊法进行焊接,测试焊点外观和焊接强度。

4.化学成分检验:采用X射线荧光光谱法或能谱法测定焊锡膏中主要
元素的含量,确保符合标准要求。

三、样品信息
样品名称:无铅焊锡膏
生产日期:XXXX年XX月XX日
生产批次:XXXXXX
四、检验结果
1.外观检验结果:焊锡膏颜色为灰白色,光泽度良好,均匀度较好。

2.粘度检验结果:焊锡膏粘度为XXmPa·s,符合标准要求。

3.焊接性能检验结果:经过回流焊处理后,焊点外观无异常,焊接强度符合标准要求。

4.化学成分检验结果:焊锡膏中主要元素Sn、Ag、Cu等的含量符合标准要求,无异常成分。

五、结果分析
经过对无铅焊锡膏的检验,样品外观、粘度、焊接性能和化学成分均符合标准要求,产品质量合格。

六、结论
据检验结果分析,无铅焊锡膏样品质量符合相关标准和规定要求,可正常出货使用。

七、建议
为了保持产品质量的稳定,建议生产商在生产过程中严格按照工艺流程和质量控制标准进行操作,并且定期对产品进行抽检,以确保产品的稳定性和一致性。

以上为无铅焊锡膏出货检验报告,共计XXX字。

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无铅焊接的质量和可靠性分析前言:传统的铅使用在焊料中带来很多的好处,良好的可靠性就是其中重要的一项。

例如在常用来评估焊点可靠性的抗拉强度,抗横切强度,以及疲劳寿命等特性,铅的使用都有很好的表现。

在我们准备抛弃铅后,新的选择是否能够具备相同的可靠性,自然也是业界关心的主要课题。

一般来说,目前大多数的报告和宣传,都认为无铅的多数替代品,都有和含铅焊点具备同等或更好的可靠性。

不过我们也同样可以看到一些研究报告中,得到的是相反的结果。

尤其是在不同PCB焊盘镀层方面的研究更是如此。

对与那些亲自做试验的用户,我想他们自然相信自己看到的结果。

但对与那些无能力资源投入试验的大多数用户,又该如何做出选择呢?我们是选择相信供应商,相信研究所,还是相信一些形象领先的企业?我们这回就来看看无铅技术在质量方面的状况。

什么是良好的可靠性?当我们谈论可靠性时,必须要有以下的元素才算完整。

1.使用环境条件(温度、湿度、室内、室外等);2.使用方式(例如长时间通电,或频繁开关通电,每天通电次数等等特性);3.寿命期限(例如寿命期5年);4.寿命期限内的故障率(例如5年的累积故障率为5%)。

而决定产品寿命的,也有好几方面的因素。

包括:1. DFR(可靠性设计,和DFM息息相关);2.加工和返修能力;3.原料和产品的库存、包装等处理;4.正确的使用(环境和方式)。

了解以上各项,有助于我们更清楚的研究和分析焊点的可靠性。

也有助于我们判断其他人的研究结果是否适合于我们采用。

由于以上提到的许多项,例如寿命期限、DFR、加工和返修能力等等,他人和我的企业情况都不同,所以他人所谓的‘可靠’或‘不可靠’未必适用于我。

而他人所做的可靠性试验,其考虑条件和相应的试验过程,也未必完全符合我。

这是在参考其他研究报告时用户所必须注意的。

您的无铅焊接可靠性好吗?因此,在给自己的无铅可靠性水平下定义前,您必须先对以下的问题有明确的答案。

§ 您企业的质量责任有多大?§ 您有明确的质量定义吗?§ 您企业自己投入的可靠性研究,以及其过程结果的科学性、可信度有多高?§ 您是否选择和管理好您的供应商?§ 您是否掌握和管理好DFM/DFR工作?§ 您是否掌握好您的无铅工艺?只有当您对以上各项都有足够的掌握后,您才能够评估自己的无铅可靠性水平。

更重要的,是您才能确保您的无铅可靠性能够提升和有所保证。

举个例子说,很多试验都报告说无铅技术容易出现‘气孔’故障。

从常见无铅合金的特性上来看,无铅是较容易出现‘气孔’。

但合金特性不是唯一的因素。

对‘气孔’问题来说,更重要的因素是焊剂配方(也就是锡膏种类)、炉子性能、工艺设置/调制能力、DFM和器件焊端材料等。

如果用户不掌握这些知识,则可能随意的作了一些试验后见到‘气孔’多,就说‘气孔’在无铅中是个问题。

而实际上,气孔在无铅中,是可能比那些不懂得处理技术整合的用户,在有铅技术中控制得更好的。

可靠性并非是三言两语可以说清楚的。

而是一门需要很多定义、规范、认证、数据支持等等工作的科学。

可靠性的依据和标准:当我们评估无铅焊点时,其可靠性的合格标准是什么?由于无铅技术是用来取代有铅技术的,一个很自然合理的评估标准,就是和传统的锡铅焊点进行比较。

所以我们一般要求新的替代品,应该具有和锡铅焊点‘同等’的可靠性,或最少很接近。

所以在一般的无铅焊点可靠性分析中,我们都是和相同设计、工艺下的锡铅焊点效果进行比较。

而一般使用Sn37Pb为基准的较多。

也有一部分使用SnPbAg为比较基准的。

经过了一段时间的发展,目前由于较多同业偏向看好SAC为无铅焊料的主流,所以不少其他无铅合金的研究上也使用SAC作为比较对象的。

无铅技术的可靠性情况:经过了约15年的开发研究,我们到底对无铅技术的可靠性把握多少?可靠性不同与生产直通率,它需要一定的使用时间来给于人们较高的信心。

这也就是说,必须有较长使用时间和足够使用量的情况下才能有较可靠的结论。

在一项非正式的统计中,我们对业界认为无铅是否可靠得出以下的结果:§ 94%的报告说‘可靠’§ 100%的供应商说他们有‘可靠’的材料和方案§ 87%的研究院报告说‘还需要进一步研究’而事实上,我们只有约4%的制造商有不超过5年的实际大量使用经验。

这对于一些使用寿命要求较长的电子产品绝对是不够的。

我们目前靠的主要是试验分析结果。

而由于这些试验做法仍然存在着不少问题(请看下一节的解说),我们可以说,目前的可靠性状况,还存在着:§ 不够完整§ 不够精确§ 不够适用的风险所以当用户在处理这问题时,一个关键就是先前我提到的“您企业的质量责任有多大?”。

这是决定你对无铅可靠性的认同态度的主要因素。

责任越大,您就应该越不放心,越觉得无铅还是未必可靠。

到底目前业界是如何看法的呢?就一般业界较认同的看法来说,目前我们偏向于相信以下的状况。

对于使用环境较‘温和’的产品,例如室内使用的家用电器、通讯设备、医疗设备等等(注一),我们都认为无铅技术可以满足要求。

这类应用中,较多无铅技术研究中发现无铅焊点具有和含铅技术相同或更好的可靠性。

但在较‘恶劣’环境下使用的产品,例如航空设备、汽车电子、军用品等等(注二),业界则还不放心。

研究结果也发现无铅有时不如含铅技术。

图一的研究报告就显示了某些无铅材料的这种特性,SAC可靠性和SnPb比较上,能力会因为所承受应力或应变程度而有所不同。

美国新泽西州一家研究所EPSI机构曾对无铅和有铅技术的研究程度进行了统计分析。

其得出的结果是无铅的研究资料只有有铅的10%,而实际经验只有有铅技术的24%(注三)。

这也向业界提供了一个信息:我们可能还做得不够!可靠性研究面对的问题:上面我提到目前无铅技术的可靠性仍然具有一定的风险。

这风险来自什么地方,或是什么原因造成会有风险呢?以下是一些主要的原因。

1.目前使用来判断可靠性(寿命)的常用做法是通过热循环的加速老化试验方法,通过加温减温来给焊点制造应力而使其最终断裂,并记录其寿命(一般是热循环次数),制图和进行比较来评估。

而事实上,在应用中我们的条件是和试验中有所不同的。

例如温度变化的不规律性、较大的蠕变混合模式等等,这都不是试验中有照顾到的。

而目前我们还缺乏一套能够从试验室内的单纯模拟,按实际使用情况推算出实际寿命的方法。

所以试验室内的结果,和实际应用中有可能出现较大的差别。

而这种差别,在无铅新材料上我们甚至没有理论上的预计和判断,对其变化关系几乎是完全不懂;2.由于对某些理论还没有掌握,在试验中我们可能做出一些错误的模拟试验设置,结果当然就得出一些错误的信息。

比如在金属须Whisker的认证试验中,有些试验采用了高温高湿老化的方法,这做法虽然能够通过加快原子迁移促使焊点的金属须增长加快,但事实上也同时会对焊点或材料产生煅烧退火的效应,从而减少金属须增长的几率。

但在实际使用中,金属迁移会在室温下出现,煅烧退火的效果却不会在室温下形成,所以我们得到的试验结果可能偏好而造成错误的判断;3.如果我们研究多数的试验设计,在试验中人们很容易忽略了SMT故障形成的复杂因果关系(或许是为了简化试验而有意忽略),而只用过于简单的几项变数控制来进行试验和分析。

例如有一个实际例子中,某试验在对不同PCB焊盘保护材料进行比较时,采用了众多OSP中的一种,而后认定OSP的能力不能接受,表现和他们建议的纯锡差别很大。

事实上OSP不只种类多,还和其他材料一样受到供应商加工和质量控制能力的重大影响。

但这些先决条件都没有在试验前进行分析控制,而作出了可能具备误导性的结论。

图二可以让我们更清楚看出这类问题。

我们假设用户选择的试验条件(材料配搭、工艺参数等)是图中的#1的话,那他得出的结论是OSP和ENIG不良,ENEG不稳定,ImAg最好而应该被推荐。

但他如果采用了试验条件#2,他则认为所有不同的PCB处理都没有什么不同的表现。

这是截然不同的两种结论!而最重要的,是用户的实际情况是什么?用户的材料、设计、工艺、设备、加工厂能力等等的技术整合结果,是处于条件中的#1?#2?还是其他的点上?这在SMT技术中是个不容易的工作,需要对各种工艺、设计、材料、设备等等都有很好掌握的人员才能处理得合理。

在工作中我见过有不少的试验设计,是考虑不周的。

这也说明了为什么很多报告,其结果不能吻合。

4.热循环疲劳失效试验是研究可靠性中最主要的方法之一。

为了缩短试验时间,一般都采用高应力,高应变的试验做法。

但业界也发现,很多焊料的特性表现,在低应力、低应变的情况下显得不稳定和出现不同的结论。

而实际应用上,焊点所面对的是大范围的应力和应变。

但很少试验是在低应力、低应变下进行的。

而这方面的‘高’与‘低’标准,以及他们和产品设计、应用等上的关系等等知识资料也很缺乏;5.可靠性特性的针对性相当强。

比如类似“使用在BGA的可靠性好”这样的评语,事实上是不够精确的。

我们发现,BGA的大小,BGA的焊端(Bump)数量也都影响可靠性结果。

例如一份报告中发现,9个焊端的CSP,其可靠性就比24个焊端的小了1.5倍!而我们并没有资源对所有的不同组合(器件封装、焊料、PCB、工艺参数、设计等)进行试验分析。

这就是说,我们不免有一部分(还不知道有多大的一部分?)情况完全没有把握到;6.保护各自利益影响信息的真实性。

我们不难发现,业界的供应商们所发表的资料,都是说‘无铅可行’。

而一些研究院或用户的报告,则总是在结尾上提到‘还需要研究认证!’。

这在一定程度上也是受到本身利益的影响而过滤了某些信息。

当然,其坏处是误导一些经验不足,资源不足的用户。

基于以上的原因。

我认为我们在接触无铅信息资料的同时,必须对各个资料的背景、细节等进行相当程度的分析判断。

并要求收集众多的信息进行比较。

而最有用的,是拥有自己本身的认证开发能力。

以往有铅时代的‘抄用’做法,在进入无铅后会可能给您带来问题。

如此说来,是否所有的用户都必须大量的投入可靠性研究?这也未必。

我们还得来看看风险。

可靠性风险有多大:知道了存在的重重问题,知道了我们听说或见到的‘可靠’无铅技术未必真的可靠后,那我们是否会问:“使用无铅的风险有多大?”我没有见到业界有对这问题进行分析预计的。

或许这时候没有人愿意这么做。

商家肯定不愿意,研究院也因为在确保质量上有很大的困难而不愿意。

不过按我的经验和看法来判断的话,我觉得风险还是偏小的,风险的随机性也十分强。

而且我个人觉得这风险问题无法得到很好的解决,至少在三五年内不会。

我所以这么说,基于以下的几个观点。

1.许多试验,虽然把握的不好,但结果很少出现足以提出报警的大问题。

例如以下图三中的比较。

左右两份研究的结论刚好是相反,这说明在整个过程中我们并没有对所有关键因素把握和控制到位。

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