无铅焊料的“脆性”问题
发布时间:2012/10/9 19:25:13 访问次数:985
无铅焊料的“脆性”问题。在无ACM2012-201-2P铅焊料实施的初期，无铅焊料的可靠性问题就引起了人们的重视，在RoHS中规定军品以及网络管理设备、信号发射传输设备可不使用无铅焊料，这就是说在无铅焊料的推广期，“无铅焊料可靠性”未得到完全确认。事实上，Sn-Pb共晶焊料使用了近大半个世纪，合金的柔韧性是一个并没有被充分认识的特牲。客观上，由于THT焊点本身强度高，合金的柔韧性问题的矛盾不突出。但进入SMT时代，SMT焊点强度主要依靠焊料形态的支撑，SMT焊点强度远不及THT焊点强度，元器件与PCB的CTE差，无铅化后合金的脆性问题显现出来，如一家汽车制造商工艺人员Atushi Irisawa报导了汽车电子使用Sn-3.OAg-0.5Cu焊料一段时间后，焊点出现裂纹现象，并且通过高低温冲击试验得到这样的结论：普通的Sn-3.OAg-0.5Cu焊料能通过低温-20℃、高温80℃(即温差为100℃)2000次的高低温循环，但通过不了低温-40℃、高温125℃（即温差为165℃）2000次的高低温循环，而后者正是汽车电子应通过的耐热循环要求。因为汽车电子工作环境很差，特别是几乎暴露在室外的传动控制系统。无铅产品实际运行几年来都说明了，SAC焊点在“相对温和”的条件下能够比Sn-Pb焊点承受更多的热循环，但在“比较严重”的条件下比Sn-Pb焊点承受更少的热循环。
此外，随着BGA器件的广泛使用，特别是在无铅化后，BGA焊点的脆性问题显得更加突出。在无铅BGA焊接后，其焊球与焊盘的接触部位更容易受到脆性断裂的影响，这些缺陷的发生，会伴随着整个焊接产品的生命周期。在高速时，一般低冲击能量就会导致无铅BGA焊点断裂。因此，随着无铅焊料的实施，脆性断裂失效问题显著增加，人们迫切希望加深对无铅焊料脆性的认识，以及如何评估无铅焊料的脆性。
多年来人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并且已研发出Sn-Ag (Cu)系、Sn-Zn系和Sn-Bi系三大系列无铅焊料，但上述三大系列无铅焊料的部分性能，如焊料的韧性以及可焊性尚不及Sn-Pb焊料，特别是焊接温度又高于Sn-Pb焊料。为什么无铅焊料尚存在这么多的缺陷呢？我们知道，已经开发成功的无铅焊料的合金成分基本上是由元素组成的。
此外，随着BGA器件的广泛使用，特别是在无铅化后，BGA焊点的脆性问题显得更加突出。在无铅BGA焊接后，其焊球与焊盘的接触部位更容易受到脆性断裂的影响，这些缺陷的发生，会伴随着整个焊接产品的生命周期。在高速时，一般低冲击能量就会导致无铅BGA焊点断裂。因此，随着无铅焊料的实施，脆性断裂失效问题显著增加，人们迫切希望加深对无铅焊料脆性的认识，以及如何评估无铅焊料的脆性。
多年来人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并且已研发出Sn-Ag (Cu)系、Sn-Zn系和Sn-Bi系三大系列无铅焊料，但上述三大系列无铅焊料的部分性能，如焊料的韧性以及可焊性尚不及Sn-Pb焊料，特别是焊接温度又高于Sn-Pb焊料。为什么无铅焊料尚存在这么多的缺陷呢？我们知道，已经开发成功的无铅焊料的合金成分基本上是由元素组成的。
无铅焊料的“脆性”问题。在无ACM2012-201-2P铅焊料实施的初期，无铅焊料的可靠性问题就引起了人们的重视，在RoHS中规定军品以及网络管理设备、信号发射传输设备可不使用无铅焊料，这就是说在无铅焊料的推广期，“无铅焊料可靠性”未得到完全确认。事实上，Sn-Pb共晶焊料使用了近大半个世纪，合金的柔韧性是一个并没有被充分认识的特牲。客观上，由于THT焊点本身强度高，合金的柔韧性问题的矛盾不突出。但进入SMT时代，SMT焊点强度主要依靠焊料形态的支撑，SMT焊点强度远不及THT焊点强度，元器件与PCB的CTE差，无铅化后合金的脆性问题显现出来，如一家汽车制造商工艺人员Atushi Irisawa报导了汽车电子使用Sn-3.OAg-0.5Cu焊料一段时间后，焊点出现裂纹现象，并且通过高低温冲击试验得到这样的结论：普通的Sn-3.OAg-0.5Cu焊料能通过低温-20℃、高温80℃(即温差为100℃)2000次的高低温循环，但通过不了低温-40℃、高温125℃（即温差为165℃）2000次的高低温循环，而后者正是汽车电子应通过的耐热循环要求。因为汽车电子工作环境很差，特别是几乎暴露在室外的传动控制系统。无铅产品实际运行几年来都说明了，SAC焊点在“相对温和”的条件下能够比Sn-Pb焊点承受更多的热循环，但在“比较严重”的条件下比Sn-Pb焊点承受更少的热循环。
此外，随着BGA器件的广泛使用，特别是在无铅化后，BGA焊点的脆性问题显得更加突出。在无铅BGA焊接后，其焊球与焊盘的接触部位更容易受到脆性断裂的影响，这些缺陷的发生，会伴随着整个焊接产品的生命周期。在高速时，一般低冲击能量就会导致无铅BGA焊点断裂。因此，随着无铅焊料的实施，脆性断裂失效问题显著增加，人们迫切希望加深对无铅焊料脆性的认识，以及如何评估无铅焊料的脆性。
多年来人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并且已研发出Sn-Ag (Cu)系、Sn-Zn系和Sn-Bi系三大系列无铅焊料，但上述三大系列无铅焊料的部分性能，如焊料的韧性以及可焊性尚不及Sn-Pb焊料，特别是焊接温度又高于Sn-Pb焊料。为什么无铅焊料尚存在这么多的缺陷呢？我们知道，已经开发成功的无铅焊料的合金成分基本上是由元素组成的。
此外，随着BGA器件的广泛使用，特别是在无铅化后，BGA焊点的脆性问题显得更加突出。在无铅BGA焊接后，其焊球与焊盘的接触部位更容易受到脆性断裂的影响，这些缺陷的发生，会伴随着整个焊接产品的生命周期。在高速时，一般低冲击能量就会导致无铅BGA焊点断裂。因此，随着无铅焊料的实施，脆性断裂失效问题显著增加，人们迫切希望加深对无铅焊料脆性的认识，以及如何评估无铅焊料的脆性。
多年来人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并且已研发出Sn-Ag (Cu)系、Sn-Zn系和Sn-Bi系三大系列无铅焊料，但上述三大系列无铅焊料的部分性能，如焊料的韧性以及可焊性尚不及Sn-Pb焊料，特别是焊接温度又高于Sn-Pb焊料。为什么无铅焊料尚存在这么多的缺陷呢？我们知道，已经开发成功的无铅焊料的合金成分基本上是由元素组成的。
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