无铅焊点的可靠性

目前，电子制造正处于从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印制板、元器件、检测、可靠性等方面都没有标准，由于有铅和无铅混用时，特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时会发生严重的可靠性问题。

 　无铅工艺对元器件的挑战首先是耐高温。要考虑高温对元器件封装的影响。由于传统表面贴装元器件的封装材料只要能够耐240℃高温就能满足有铅焊料的焊接温度了，而无铅焊接时，对于复杂的产品焊接温度高达260℃，因此元器件封装能否耐高温是必须考虑的问题。

 　另外还要考虑高温对器件内部连接的影响。IC的内部连接方法有金丝球焊、超声压焊，还有倒装焊等方法，特别是BGA、CSP和组合式复合元器件、模块等等新型的元器件，例如倒装BGA、CSP内部封装芯片凸点用的焊膏就是Sn-3.5Ag焊接，熔点221℃，如果这样的器件用于无铅焊接，那么器件内部的焊点与表面组装的焊点几乎同时再熔化、凝固一次，这对于器件的可靠性是非常有害的。因此无铅元器件的内部连接材料也要符合无铅焊接的要求。

 　有铅元器件的焊端绝大多数是Sn/Pb镀层，而无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。究竟哪一种镀层最好，目前还没有结论，因此还有待无铅元器件标准的完善。 
 　无铅工艺对助焊剂的要求，首先由于焊剂与合金表面之间有化学反应，因此不同合金成分要选择不同的助焊剂。无铅焊剂必须专门配制。随着无铅进程的深入，由于焊料厂商的努力，无铅焊膏质量有了很大改善。目前的无铅焊点从外观上看已经比前几年有了改善。 $Page_Split$

 　无铅焊接可靠性问题是制造商和用户都十分关心的问题。尤其是当前正处在从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段，无铅材料、印刷板、元器件等方面都没有标准，甚至在可靠性的测试方法也没有标准的情况下，可靠性是非常令人担忧的。现阶段的无铅工艺，特别是在国内还处于比较混乱的阶段。由于有铅和无铅混用时，特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时，会发生严重的可靠性问题，这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意，而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要特别注意的问题。

 　因为铅是比较软的，容易变形，因此无铅焊点的硬度比Sn/Pb高，无铅焊点的强度也比Sn/Pb高，无铅焊点的变形比Sn/Pb焊点小，但是这些并不等于无铅的可靠性好。由于无铅焊料的润湿性差，因此空洞、移位、立碑等焊接缺陷比较多，另外由于熔点高，如果助焊剂的活化温度不能配合高熔点，由于助焊剂浸润区的温度高、时间长，会使焊接面在高温下重新氧化而不能发生浸润和扩散，不能形成良好的界面合金层，其结果导致焊点界面结合强度(抗拉强度)差而降低可靠性。

 　据美国伟创立、Agilent等公司的可靠性试验，例如推力试验、弯曲试验、振动试验、跌落试验，经过潮热、高低温度循环等可靠性试验结果，大体上都有一个比较相近的结论：大多数民用、通信等领域，由于使用环境没有太大的应力，无铅焊点的机械强度甚至比有铅的还要高，但在使用应力高的地方，例如军事、高低温、低气压等恶劣环境下，由于无铅蠕变大，因此无铅比有铅的可靠性差很多。