無鉛焊接的質量和可靠性分析-文庫吧資料
2025-07-05 14:20本頁面
【正文】 還可以通過設計來減少應力的幅度，也就是將通孔的銅環(huán)面積減小。一些焊料合金的非共晶性也是造成這種現(xiàn)象的原因之一?，F(xiàn)象是焊點和焊盤之間出現(xiàn)斷層而剝離（圖四）。除了高溫問題，無鉛還帶來了以下已經(jīng)為業(yè)界發(fā)現(xiàn)的特有問題。 焊點殘留的內應力以上的各種故障，其處理方法和有鉛技術并沒有太大的不同。 立碑167。 焊劑殘留物清除困難167。 PCB通孔斷裂167。 PCB變形和變色167。這在實際應用中可能出現(xiàn)問題。就如以上提到的BGA例子，當BGA底部的中間焊點達到255℃時，BGA的封裝是很可能超過260℃的。和實際應用中有一定的不同。所以業(yè)界一些機構如IPC等建議所有定為無鉛合格的器件，必須要能承受的起數(shù)次通過峰值溫度高達260℃的最低要求（注四）。而像BGA一類器件的使用，其本身封裝在焊接中的溫度就高過焊點溫度。在無鉛技術的推薦焊接溫度上（245 – 255℃），溫度比起以往SnPb的最高約235℃高出了20度。我們先來看看高溫帶來的問題。錫Sn的特性；以及3。這些問題，一般都是因為三個因素所造成：1。因為篇幅問題，我在本文中就不多加解釋。而在工作量和難度的壓力下，不可能有太多的企業(yè)主動的去處理這方面的研究問題。加上目前大多數(shù)行業(yè)并沒有一套很好的市場可靠性監(jiān)控方法，而可靠性必須長時間來認證等等，所以當法規(guī)壓力大于用戶壓力時（不只是用戶沒有對可靠性做出嚴格可行的要求。4． 一些影響可能較大的，也就是對質量要求高，而成本上也有一些壓力的，比如電信和汽車電子等。雖然這些行業(yè)可能受到供應市場的轉變而受到一些影響，但這些行業(yè)對成本本身不敏感，而SMT中的有鉛或無鉛更是其成本中微不足道的一小部分。例如航天、軍用產(chǎn)品行業(yè)中，無鉛環(huán)保并不是個必須品。所以不是每個用戶都會遭遇到。我們不是常遇到某些批量出問題，或常聽到供應商說：“我的其他客戶沒有這種問題！”的嗎？就拿上圖三的例子來說（假設兩個試驗是可靠的，而差異是材料供應商的差別），那使用左圖中的材料在回流焊接中的客戶，未必能發(fā)現(xiàn)其能力差。而是有較高的隨機性的。這配搭包括材料間、材料和工藝間的配搭。2． 單一材料的特性分析，目前的業(yè)界能力是足夠的。左右兩份研究的結論剛好是相反，這說明在整個過程中我們并沒有對所有關鍵因素把握和控制到位。1． 許多試驗，雖然把握的不好，但結果很少出現(xiàn)足以提出報警的大問題。而且我個人覺得這風險問題無法得到很好的解決，至少在三五年內不會。商家肯定不愿意，研究院也因為在確保質量上有很大的困難而不愿意?？煽啃燥L險有多大：知道了存在的重重問題，知道了我們聽說或見到的‘可靠’無鉛技術未必真的可靠后，那我們是否會問：“使用無鉛的風險有多大？”我沒有見到業(yè)界有對這問題進行分析預計的。如此說來，是否所有的用戶都必須大量的投入可靠性研究？這也未必。而最有用的，是擁有自己本身的認證開發(fā)能力。我認為我們在接觸無鉛信息資料的同時，必須對各個資料的背景、細節(jié)等進行相當程度的分析判斷。當然，其壞處是誤導一些經(jīng)驗不足，資源不足的用戶。而一些研究院或用戶的報告，則總是在結尾上提到‘還需要研究認證！’。這就是說，我們不免有一部分（還不知道有多大的一部分？）情況完全沒有把握到；6． 保護各自利益影響信息的真實性。我們發(fā)現(xiàn)，BGA的大小，BGA的焊端（Bump）數(shù)量也都影響可靠性結果。而這方面的‘高’與‘低’標準，以及他們和產(chǎn)品設計、應用等上的關系等等知識資料也很缺乏；5． 可靠性特性的針對性相當強。而實際應用上，焊點所面對的是大范圍的應力和應變。為了縮短試驗時間，一般都采用高應力，高應變的試驗做法。這也說明了為什么很多報告，其結果不能吻合。這是截然不同的兩種結論！而最重要的，是用戶的實際情況是什么？用戶的材料、設計、工藝、設備、加工廠能力等等的技術整合結果，是處于條件中的1？2？還是其他的點上？這在SMT技術中是個不容易的工作，需要對各種工藝、設計、材料、設備等等都有很好掌握的人員才能處理得合理。我們假設用戶選擇的試驗條件（材料配搭、工藝參數(shù)等）是圖中的1的話，那他得出的結論是OSP和ENIG不良，ENEG不穩(wěn)定，ImAg最好而應該被推薦。但這些先決條件都沒有在試驗前進行分析控制，而作出了可能具備誤導性的結論。例如有一個實際例子中，某試驗在對不同PCB焊盤保護材料進行比較時，采用了眾多OSP中的一種，而后認定OSP的能力不能接受，表現(xiàn)和他們建議的純錫差別很大。比如在金屬須Whisker的認證試驗中，有些試驗采用了高溫高濕老化的方法，這做法雖然能夠通過加快原子遷移促使焊點的金屬須增長加快，但事實上也同時會對焊點或材料產(chǎn)生煅燒退火的效應，從而減少金屬須增長的幾率。所以試驗室內的結果，和實際應用中有可能出現(xiàn)較大的差別。例如溫度變化的不規(guī)律性、較大的蠕變混合模式等等，這都不是試驗中有照顧到的。1． 目前使用來判斷可靠性（壽命）的常用做法是通過熱循環(huán)的加速老化試驗方法，通過加溫減溫來給焊點制造應力而使其最終斷裂，并記錄其壽命（一般是熱循環(huán)次數(shù)），制圖和進行比較來評估。這也向業(yè)界提供了一個信息：我們可能還做得不夠！可靠性研究面對的問題：上面我提
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