第一篇：手工無鉛焊接過程控制分析

手工無鉛焊接過程控制分析

由于很多公司開始面對無鉛焊接的工藝挑戰(zhàn)，手工焊接以及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是制造中的關(guān)鍵因素，需要更過的研究與發(fā)展。

手工焊接一般發(fā)生在生產(chǎn)線的末端，這時的PCB板已經(jīng)具有很高的內(nèi)在價值，所以手工焊接的過程控制是否正確對生產(chǎn)率與成本的高低有重要的影響。焊錫絲 過程控制

現(xiàn)在許多生產(chǎn)商對衡量手工焊接質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)主要靠檢查烙鐵頭的溫度。隨著無鉛焊接溫度比傳統(tǒng)焊接溫度的提高，焊接熔點(diǎn)的提高，需要一種更為全面的衡量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。

IPC 要求在一個固定時間段，手工焊接根據(jù)經(jīng)驗要達(dá)到最佳的焊點(diǎn)連接溫度。它不是強(qiáng)調(diào)絕對的焊接溫度，而是強(qiáng)調(diào)焊點(diǎn)的熱交換效率。

諸如烙鐵頭的形狀尺寸，焊接時的功率輸出與焊接的時間長短都對焊點(diǎn)的熱交換效率有影響，所以這些因素在檢測，控制與分析無鉛焊接過程時都應(yīng)該考慮進(jìn)去。

手工焊接過程可以分為以下幾步：

(A)烙鐵頭應(yīng)該清理干凈，上錫，選擇合適的形狀以保持和焊點(diǎn)/焊盤最大的接觸面積。

(B)烙鐵頭與焊點(diǎn)的接觸點(diǎn)的溫度應(yīng)該在焊錫絲熔點(diǎn)以上40℃ 保持2-5秒，在此期間助焊劑產(chǎn)生作用并揮發(fā)，焊錫絲熔化。

(C)焊錫絲熔化以后，開始覆蓋焊點(diǎn)焊盤與通孔。

(D)烙鐵頭離開焊點(diǎn)，熔化的焊錫凝固。

焊接處的溫度

對任何手工焊接過程，焊接點(diǎn)形成的正確溫度對于形成優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)都是至關(guān)重要的，通過檢查焊接點(diǎn)金屬層的厚度與內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)可以清楚地分析出焊接中傳遞給焊點(diǎn)的熱量是否正確。

焊接表面可以反映出焊點(diǎn)焊盤在電路板上形成是否良好。

控制焊點(diǎn)處金屬層厚度對于形成可靠的連接是很重要的。焊點(diǎn)內(nèi)部金屬形成速率與焊接溫度與焊接時間有關(guān)。如果烙鐵提供的熱量過大，會增大焊點(diǎn)金屬層的體積，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)產(chǎn)生易脆的缺陷。提供的熱量過小，會使焊點(diǎn)熔化不足

第二篇：無鉛焊接技術(shù)

無鉛焊接技術(shù)

無鉛焊接技術(shù)

無鉛化已成為電子制造錫焊技術(shù)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。

一、鉛的危害

鉛會對人體的中樞神經(jīng)造成危害，1㎡的鉛產(chǎn)品，只有0.05mg對人體有影響，如果人吃進(jìn)鉛，有10%不能排出，如果是從空氣吸入人體，有30%不能排出，歐洲工業(yè)組織（WEEE）要求2006年7月1日全球電子產(chǎn)品實(shí)行無鉛（即推出ROHS標(biāo)準(zhǔn)之一）無鉛的規(guī)定要求產(chǎn)品的每一部份不論大小都不能超過0.1%含量的鉛。

二、無鉛焊料

1、滿足條件：①從電子焊接工藝出發(fā)，為了不破壞元器件的基本持性，所用鉛焊料的熔點(diǎn)為183℃，否則將超過電子元器件的耐熱溫度（240℃）②其次從可焊性的觀點(diǎn)出發(fā)，必須與電子元件及PCB板的鍍層有良好的潤濕性。

③具耐熱疲勞性能。

2、分類：SN—Ag系列

SN—Ag-Cu系列

SN—AB系列

三、有鉛焊接與無鉛焊接的工藝區(qū)別：

1、無鉛工藝“吃銅現(xiàn)像”會更歷害。由于鉛焊料：SN含量增大，所以加劇了焊料與鍍層（銅、鎳、鋅）等的反應(yīng)（擴(kuò)散現(xiàn)像）。溫度越高，反應(yīng)越激烈。

2、無鉛焊接，更容易出現(xiàn)以下二種不良現(xiàn)像。

①裂縫：冷卻過快等原因造成的。

②啞光：冷卻過慢等原因造成的。

3、無鉛焊料表面張力比有鉛要大

4、無鉛工藝要求PCB板可焊性要比有鉛工藝要好，單面板與通孔板的共同問題是可焊性低，熔點(diǎn)高，潤濕性差，表面張力大，焊接時容易發(fā)生橋接、拉尖。

5、無鉛焊接更容易在產(chǎn)生錫珠現(xiàn)像?？刂拼爽F(xiàn)象采用一些措施：

①采用活性大的助焊劑

②PCB板要求綠油對錫珠反應(yīng)不敏感

③提升預(yù)加熱溫度，加長預(yù)加熱時間

④設(shè)置適當(dāng)爐溫

四、手焊無鉛工藝

用普通烙鐵焊接的話，由于烙鐵頭“吃銅現(xiàn)象”嚴(yán)重，易腐蝕，筆者強(qiáng)烈建議使用 無鉛電焊臺工作，或最起碼應(yīng)使用長壽命無鉛烙鐵頭，由于溫度越高“吃銅現(xiàn)象”越嚴(yán)重，所使用電焊臺亦不可一味地提高溫度。更多詳細(xì)分析及資料請查閱：電烙鐵焊接技術(shù)

手工浸焊工藝

波峰焊操作工藝

回流焊操作工藝

SMT操作工藝

第三篇：無鉛化手工烙鐵焊的注意事項

無鉛化手工烙鐵焊的注意事項

1.電烙鐵的功率一般應(yīng)在60W以上,70/75W是最為合適.一般而言.烙鐵頭的溫度要高于焊

料熔點(diǎn)150度,2.建議使用恒溫烙鐵,這樣既能保證足夠的焊接溫度,又不會因烙鐵頭過熱損傷.同時,烙鐵

頭過熱會導(dǎo)致嚴(yán)重的飛濺問題.3.無鉛焊料中錫含量相當(dāng)高,一般在95%以上.而高錫含量的無鉛錫線對烙鐵頭的腐蝕相對

嚴(yán)重,建議使用質(zhì)量優(yōu)良的電烙鐵.4.用于無鉛焊接的電烙鐵必須具備很好的回溫性能,這一點(diǎn)對于IC引腳的拖焊非常重要.這是因為焊接過程中烙鐵頭的熱量會傳遞到印刷板的焊盤上而導(dǎo)致烙鐵頭的溫度降低.如果烙鐵的回溫性能不好,在拖焊后面的焊點(diǎn)時,烙鐵頭溫度已經(jīng)下降嚴(yán)重,這將造成明顯的拉尖現(xiàn)象.5.不要使用太高的溫度進(jìn)行焊接.高溫會使烙鐵頭的氧化加速.例如:烙鐵頭溫度超過470度

時,其氧化速度是380度時的兩倍.6.不要長期在高電壓下使用烙鐵.高電壓將導(dǎo)致烙鐵頭過熱,同時亦會縮短發(fā)熱芯的壽命.7.使用浸濕后又?jǐn)D干的海綿清潔烙鐵頭.8.焊接過程中不要施加過大的壓力.焊接時應(yīng)采用接觸式方法,不需要用力,只需跟電子元器

件的引腳和印刷電路板接觸即可.9.盡可能使用線徑較大的焊錫絲,因為較粗的錫線對烙鐵頭有較好的保護(hù).一般而言,盡可能

選用線徑0.8以上的錫線.10.經(jīng)常在烙鐵頭表面涂上一層焊錫,這樣可以減小烙鐵頭的氧化幾率.使用后,應(yīng)待烙鐵頭溫

度稍為降低后才涂上新的焊錫層,使鍍錫層達(dá)到最佳的防氧化效果.11.不需使用時,應(yīng)該小心地把烙鐵擺放在合適的支架上,以免烙鐵頭受到碰撞而損壞.12.及時清理表面氧化層.當(dāng)烙鐵頭表面鍍錫層部分含有黑色氧化物或生銹時,必須及時清理.清理時最好把烙鐵頭溫度調(diào)整至250度左右,再用清潔海綿清潔烙鐵頭,然后在鍍錫層上加錫,不斷重復(fù)這一動作,直到將烙鐵頭上面的氧化物清潔干凈為止.13.選擇正確的烙鐵頭尺寸和形狀是非常重要的.烙鐵頭的大小與其熱容量有直接關(guān)系，烙鐵

頭越大，熱容量也越大，反之亦然。進(jìn)行連續(xù)焊接時，使用越大的烙鐵頭，溫度跌幅就越小。此外，因為大烙鐵頭的熱容量高，焊接的時候可以使用較低的溫度，烙鐵頭的氧化程度就越低。短而粗的烙鐵頭比長而細(xì)的傳熱快，而且比較耐用。一般來說，烙鐵頭尺寸以不影響鄰近的元器件為標(biāo)準(zhǔn)。選擇能與焊點(diǎn)充分接觸的幾何尺寸能提高焊接效率。

第四篇：手工焊接技術(shù)

備戰(zhàn)2013國賽系列大講堂】----手工焊接技術(shù)

焊接技術(shù)我想偷個懶，東西是從網(wǎng)上找的，嘿嘿。我決定這個說的挺好的，其實(shí)焊接技術(shù)沒別的老辦法，多練就行！

一、手工焊接方法

手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用手工焊接了，但對電子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接質(zhì)量的好壞也直接影響到維修效果。手工焊接是一項實(shí)踐性很強(qiáng)的技能,在了解一般方法后,要多練;多實(shí)踐,才能有較好的焊接質(zhì)量。

手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。手工焊接一般分四步驟進(jìn)行。

①準(zhǔn)備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應(yīng)對元器件的引線鍍錫。

②加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙鐵頭加熱后,用手或銀子輕輕拉動元器件,看是否可以取下。

③清理焊接面:若所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用光烙錫頭“沾”些焊錫出來。若焊點(diǎn)焊錫過少、不圓滑時,可以用電烙鐵頭“蘸”些焊錫對焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊。

④檢查焊點(diǎn):看焊點(diǎn)是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。

二、焊接質(zhì)量不高的原因手工焊接對焊點(diǎn)的要求是：

①電連接性能良好；

②有一定的機(jī)械強(qiáng)度；

③光滑圓潤。

造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是:

①焊錫用量過多,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過少,不足以包裹焊點(diǎn)。

②冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮(不光滑),有細(xì)小裂紋(如同豆腐渣一樣!)。

③夾松香焊接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香,則焊點(diǎn)下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點(diǎn)下有一層碳化松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進(jìn)行補(bǔ)焊。對于已形成黑膜的,則要“吃”凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進(jìn)行焊接才行。

④焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點(diǎn)之間短路。這在對超小元器件及細(xì)小印刷電路板進(jìn)行焊接時要尤為注意。

⑤焊劑過量,焊點(diǎn)明圍松香殘渣很多。當(dāng)少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。

⑥焊點(diǎn)表面的焊錫形成尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙鐵離開焊點(diǎn)時角度不當(dāng)造成的內(nèi)傷、易損元器件的焊接易損元器件是指在安裝焊接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件,例如,有機(jī)鑄塑元器件、MOS集成電路等。易損元器件在焊接前要認(rèn)真作好表面清潔、鍍錫等準(zhǔn)備工作,焊接時切忌長時間反復(fù)燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適當(dāng),確保一次焊接成功。此外,要少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(diǎn)(例如繼電器的觸點(diǎn))。焊接MOS集成電路最好使用儲能式電烙鐵,以防止由于電烙鐵的微弱漏電而損壞集成電路。由于集成電路引線間距很小,要選擇合適的烙鐵頭及溫度,防止引線間連錫。焊接集成電路最好先焊接地端、輸出端、電源端,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件,可以用鑷子夾上蘸有元水乙醇(酒精)的棉球保護(hù)元器件根部,使熱量盡量少傳到元器件上。

三、易損元器件的焊接

易損元器件是指在安裝焊接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件,例如,有機(jī)鑄塑元器件、MOS集成電路等。易損元器件在焊接前要認(rèn)真作好表面清潔、鍍錫等準(zhǔn)備工作,焊接時切忌長時間反復(fù)燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適當(dāng),確保一次焊接成功。此外,要少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(diǎn)(例如繼電器的觸點(diǎn))。焊接MOS集成電路最好使用儲能式電烙鐵,以防止由于電烙鐵的微弱漏電而損壞集成電路。由于集成電路引線間距很小,要選擇合適的烙鐵頭及溫度,防止引線間連錫。焊接集成電路最好先焊接地端、輸出端、電源端,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件,可以用鑷子夾上蘸有元水乙醇(酒精)的棉球保護(hù)元器件根部,使熱量盡量少傳到元器件上。

表面貼片元件的手工焊接技巧

現(xiàn)在越來越多的電路板采用表面貼裝元件，同傳統(tǒng)的封裝相比，它可以減少電路板的面積，易于大批量加工，布線密度高。貼片電阻和電容的引線電感大大減少，在高頻電路中具有很大的優(yōu)越性。表面貼裝元件的不方便之處是不便于手工焊接。為此，本文以常見的ＰＱＦＰ封裝芯片為例，介紹表面貼裝元件的基本焊接方法。

一、所需的五金、工具和材料

焊接工具需要有２５Ｗ的銅頭小烙鐵，有條件的可使用溫度可調(diào)和帶ＥＳＤ保護(hù)的焊臺，注意烙鐵尖要細(xì)，頂部的寬度不能大于１ｍｍ。一把尖頭鑷子可以用來移動和固定芯片以及檢查電路。還要準(zhǔn)備細(xì)焊絲和助焊劑、異丙基酒精等。使用助焊劑的目的主要是增加焊錫的流動性，這樣焊錫可以用烙鐵牽引，并依靠表面張力的作用光滑地包裹在引腳和焊盤上。在焊接后用酒精清除板上的焊劑。

二、焊接方法

1． 在焊接之前先在焊盤上涂上助焊劑，用烙鐵處理一遍，以免焊盤鍍錫不良或被氧化，造成不好焊，芯片則一般不需處理。

2． 用鑷子小心地將ＰＱＦＰ芯片放到ＰＣＢ板上，注意不要損壞引腳。使其與焊盤對齊，要保證芯片的放置方向正確。把烙鐵的溫度調(diào)到３００多攝氏度，將烙鐵頭尖沾上少量的焊錫，用工具向下按住已對準(zhǔn)位置的芯片，在兩個對角位置的引腳上加少量的焊劑，仍然向下按住芯片，焊接兩個對角位置上的引腳，使芯片固定而不能移動。在焊完對角后重新檢查芯片的位置是否對準(zhǔn)。如有必要可進(jìn)行調(diào)整或拆除并重新在ＰＣＢ板上對準(zhǔn)位置。

3． 開始焊接所有的引腳時，應(yīng)在烙鐵尖上加上焊錫，將所有的引腳涂上焊劑使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端，直到看見焊錫流入引腳。在焊接時要保持烙鐵尖與被焊引腳并行，防止因焊錫過量發(fā)生搭接。

4． 焊完所有的引腳后，用焊劑浸濕所有引腳以便清洗焊錫。在需要的地方吸掉多余的焊錫，以消除任何短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊，檢查完成后，從電路板上清除焊劑，將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細(xì)擦拭，直到焊劑消失為止。

5。貼片阻容元件則相對容易焊一些，可以先在一個焊點(diǎn)上點(diǎn)上錫，然后放上元件的一頭，用鑷子夾住元件，焊上一頭之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一頭。要真正掌握焊接技巧需要大量的實(shí)踐。

第五篇：無鉛技術(shù)系列文章七：無鉛焊接的質(zhì)量和可靠性

無鉛技術(shù)系列文章七：無鉛焊接的質(zhì)量和可靠性

薛競成 撰寫

前言：

傳統(tǒng)的鉛使用在焊料中帶來很多的好處，良好的可靠性就是其中重要的一項。例如在常用來評估焊點(diǎn)可靠性的抗拉強(qiáng)度，抗橫切強(qiáng)度，以及疲勞壽命等特性，鉛的使用都有很好的表現(xiàn)。在我們準(zhǔn)備拋棄鉛后，新的選擇是否能夠具備相同的可靠性，自然也是業(yè)界關(guān)心的主要課題。一般來說，目前大多數(shù)的報告和宣傳，都認(rèn)為無鉛的多數(shù)替代品，都有和含鉛焊點(diǎn)具備同等或更好的可靠性。不過我們也同樣可以看到一些研究報告中，得到的是相反的結(jié)果。尤其是在不同PCB焊盤鍍層方面的研究更是如此。對與那些親自做試驗的用戶，我想他們自然相信自己看到的結(jié)果。但對與那些無能力資源投入試驗的大多數(shù)用戶，又該如何做出選擇呢？我們是選擇相信供應(yīng)商，相信研究所，還是相信一些形象領(lǐng)先的企業(yè)？我們這回就來看看無鉛技術(shù)在質(zhì)量方面的狀況。

什么是良好的可靠性？

當(dāng)我們談?wù)摽煽啃詴r，必須要有以下的元素才算完整。

1． 使用環(huán)境條件（溫度、濕度、室內(nèi)、室外等）；

2． 使用方式（例如長時間通電，或頻繁開關(guān)通電，每天通電次數(shù)等等特性）； 3． 壽命期限（例如壽命期5年）；

4． 壽命期限內(nèi)的故障率（例如5年的累積故障率為5%）。而決定產(chǎn)品壽命的，也有好幾方面的因素。包括： 1． DFR（可靠性設(shè)計，和DFM息息相關(guān)）； 2． 加工和返修能力；

3． 原料和產(chǎn)品的庫存、包裝等處理； 4． 正確的使用（環(huán)境和方式）。

了解以上各項，有助于我們更清楚的研究和分析焊點(diǎn)的可靠性。也有助于我們判斷其他人的研究結(jié)果是否適合于我們采用。

由于以上提到的許多項，例如壽命期限、DFR、加工和返修能力等等，他人和我的企業(yè)情況都不同，所以他人所謂的?可靠?或?不可靠?未必適用于我。而他人所做的可靠性試驗，其考慮條件和相應(yīng)的試驗過程，也未必完全符合我。這是在參考其他研究報告時用戶所必須注意的。

您的無鉛焊接可靠性好嗎？

因此，在給自己的無鉛可靠性水平下定義前，您必須先對以下的問題有明確的答案。§ 您企業(yè)的質(zhì)量責(zé)任有多大？ § 您有明確的質(zhì)量定義嗎？

§ 您企業(yè)自己投入的可靠性研究，以及其過程結(jié)果的科學(xué)性、可信度有多高？ § 您是否選擇和管理好您的供應(yīng)商？ § 您是否掌握和管理好DFM/DFR工作？ § 您是否掌握好您的無鉛工藝？

只有當(dāng)您對以上各項都有足夠的掌握后，您才能夠評估自己的無鉛可靠性水平。更重要的，是您才能確保您的無鉛可靠性能夠提升和有所保證。

舉個例子說，很多試驗都報告說無鉛技術(shù)容易出現(xiàn)?氣孔?故障。從常見無鉛合金的特性上來看，無鉛是較容易出現(xiàn)?氣孔?。但合金特性不是唯一的因素。對?氣孔?問題來說，更重要的因素是焊劑配方（也就是錫膏種類）、爐子性能、工藝設(shè)置/調(diào)制能力、DFM和器件焊端材料等。如果用戶不掌握這些知識，則可能隨意的作了一些試驗后見到?氣孔?多，就說?氣孔?在無鉛中是個問題。而實(shí)際上，氣孔在無鉛中，是可能比那些不懂得處理技術(shù)整合的用戶，在有鉛技術(shù)中控制得更好的。

可靠性并非是三言兩語可以說清楚的。而是一門需要很多定義、規(guī)范、認(rèn)證、數(shù)據(jù)支持等等工作的科學(xué)。

可靠性的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)：

當(dāng)我們評估無鉛焊點(diǎn)時，其可靠性的合格標(biāo)準(zhǔn)是什么？由于無鉛技術(shù)是用來取代有鉛技術(shù)的，一個很自然合理的評估標(biāo)準(zhǔn)，就是和傳統(tǒng)的錫鉛焊點(diǎn)進(jìn)行比較。所以我們一般要求新的替代品，應(yīng)該具有和錫鉛焊點(diǎn)?同等?的可靠性，或最少很接近。所以在一般的無鉛焊點(diǎn)可靠性分析中，我們都是和相同設(shè)計、工藝下的錫鉛焊點(diǎn)效果進(jìn)行比較。而一般使用Sn37Pb為基準(zhǔn)的較多。也有一部分使用SnPbAg為比較基準(zhǔn)的。

經(jīng)過了一段時間的發(fā)展，目前由于較多同業(yè)偏向看好SAC為無鉛焊料的主流，所以不少其他無鉛合金的研究上也使用SAC作為比較對象的。

無鉛技術(shù)的可靠性情況：

經(jīng)過了約15年的開發(fā)研究，我們到底對無鉛技術(shù)的可靠性把握多少？可靠性不同與生產(chǎn)直通率，它需要一定的使用時間來給于人們較高的信心。這也就是說，必須有較長使用時間和足夠使用量的情況下才能有較可靠的結(jié)論。

在一項非正式的統(tǒng)計中，我們對業(yè)界認(rèn)為無鉛是否可靠得出以下的結(jié)果： § 94%的報告說?可靠?

§ 100%的供應(yīng)商說他們有?可靠?的材料和方案 § 87%的研究院報告說?還需要進(jìn)一步研究?

而事實(shí)上，我們只有約4%的制造商有不超過5年的實(shí)際大量使用經(jīng)驗。這對于一些使用壽命要求較長的電子產(chǎn)品絕對是不夠的。我們目前靠的主要是試驗分析結(jié)果。而由于這些試驗做法仍然存在著不少問題（請看下一節(jié)的解說），我們可以說，目前的可靠性狀況，還存在著：

§ 不夠完整 § 不夠精確

§ 不夠適用的風(fēng)險

所以當(dāng)用戶在處理這問題時，一個關(guān)鍵就是先前我提到的“您企業(yè)的質(zhì)量責(zé)任有多大？”。這是決定你對無鉛可靠性的認(rèn)同態(tài)度的主要因素。責(zé)任越大，您就應(yīng)該越不放心，越覺得無鉛還是未必可靠。

到底目前業(yè)界是如何看法的呢？就一般業(yè)界較認(rèn)同的看法來說，目前我們偏向于相信以下的狀況。

對于使用環(huán)境較?溫和?的產(chǎn)品，例如室內(nèi)使用的家用電器、通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等等（注一），我們都認(rèn)為無鉛技術(shù)可以滿足要求。這類應(yīng)用中，較多無鉛技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)無鉛焊點(diǎn)具有和含鉛技術(shù)相同或更好的可靠性。但在較?惡劣?環(huán)境下使用的產(chǎn)品，例如航空設(shè)備、汽車電子、軍用品等等（注二），業(yè)界則還不放心。研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)無鉛有時不如含鉛技術(shù)。圖一的研究報告就顯示了某些無鉛材料的這種特性，SAC可靠性和SnPb比較上，能力會因為所承受應(yīng)力或應(yīng)變程度而有所不同。

美國新澤西州一家研究所EPSI機(jī)構(gòu)曾對無鉛和有鉛技術(shù)的研究程度進(jìn)行了統(tǒng)計分析。其得出的結(jié)果是無鉛的研究資料只有有鉛的10%，而實(shí)際經(jīng)驗只有有鉛技術(shù)的24%（注三）。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：

上面我提到目前無鉛技術(shù)的可靠性仍然具有一定的風(fēng)險。這風(fēng)險來自什么地方，或是什么原因造成會有風(fēng)險呢？以下是一些主要的原因。

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(diǎn)制造應(yīng)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(jìn)行比較來評估。而事實(shí)上，在應(yīng)用中我們的條件是和試驗中有所不同的。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。而目前我們還缺乏一套能夠從試驗室內(nèi)的單純模擬，按實(shí)際使用情況推算出實(shí)際壽命的方法。所以試驗室內(nèi)的結(jié)果，和實(shí)際應(yīng)用中有可能出現(xiàn)較大的差別。而這種差別，在無鉛新材料上我們甚至沒有理論上的預(yù)計和判斷，對其變化關(guān)系幾乎是完全不懂；

2． 由于對某些理論還沒有掌握，在試驗中我們可能做出一些錯誤的模擬試驗設(shè)置，結(jié)果當(dāng)然就得出一些錯誤的信息。比如在金屬須Whisker的認(rèn)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(diǎn)的金屬須增長加快，但事實(shí)上也同時會對焊點(diǎn)或材料產(chǎn)生煅燒退火的效應(yīng)，從而減少金屬須增長的幾率。但在實(shí)際使用中，金屬遷移會在室溫下出現(xiàn)，煅燒退火的效果卻不會在室溫下形成，所以我們得到的試驗結(jié)果可能偏好而造成錯誤的判斷；

3． 如果我們研究多數(shù)的試驗設(shè)計，在試驗中人們很容易忽略了SMT故障形成的復(fù)雜因果關(guān)系（或許是為了簡化試驗而有意忽略），而只用過于簡單的幾項變數(shù)控制來進(jìn)行試驗和分析。例如有一個實(shí)際例子中，某試驗在對不同PCB焊盤保護(hù)材料進(jìn)行比較時，采用了眾多OSP中的一種，而后認(rèn)定OSP的能力不能接受，表現(xiàn)和他們建議的純錫差別很大。事實(shí)上OSP不只種類多，還和其他材料一樣受到供應(yīng)商加工和質(zhì)量控制能力的重大影響。但這些先決條件都沒有在試驗前進(jìn)行分析控制，而作出了可能具備誤導(dǎo)性的結(jié)論。圖二可以讓我們更清楚看出這類問題。我們假設(shè)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(jié)論是OSP和ENIG不良，ENEG不穩(wěn)定，ImAg最好而應(yīng)該被推薦。但他如果采用了試驗條件#2，他則認(rèn)為所有不同的PCB處理都沒有什么不同的表現(xiàn)。這是截然不同的兩種結(jié)論！

而最重要的，是用戶的實(shí)際情況是什么？用戶的材料、設(shè)計、工藝、設(shè)備、加工廠能力等等的技術(shù)整合結(jié)果，是處于條件中的#1？#2？還是其他的點(diǎn)上？這在SMT技術(shù)中是個不容易的工作，需要對各種工藝、設(shè)計、材料、設(shè)備等等都有很好掌握的人員才能處理得合理。在工作中我見過有不少的試驗設(shè)計，是考慮不周的。這也說明了為什么很多報告，其結(jié)果不能吻合。

4． 熱循環(huán)疲勞失效試驗是研究可靠性中最主要的方法之一。為了縮短試驗時間，一般都采用高應(yīng)力，高應(yīng)變的試驗做法。但業(yè)界也發(fā)現(xiàn)，很多焊料的特性表現(xiàn)，在低應(yīng)力、低應(yīng)變的情況下顯得不穩(wěn)定和出現(xiàn)不同的結(jié)論。而實(shí)際應(yīng)用上，焊點(diǎn)所面對的是大范圍的應(yīng)力和應(yīng)變。但很少試驗是在低應(yīng)力、低應(yīng)變下進(jìn)行的。而這方面的?高?與?低?標(biāo)準(zhǔn)，以及他們和產(chǎn)品設(shè)計、應(yīng)用等上的關(guān)系等等知識資料也很缺乏；

5． 可靠性特性的針對性相當(dāng)強(qiáng)。比如類似“使用在BGA的可靠性好”這樣的評語，事實(shí)上是不夠精確的。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(jié)果。例如一份報告中發(fā)現(xiàn)，9個焊端的CSP，其可靠性就比24個焊端的小了1.5倍！而我們并沒有資源對所有的不同組合（器件封裝、焊料、PCB、工藝參數(shù)、設(shè)計等）進(jìn)行試驗分析。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(hù)各自利益影響信息的真實(shí)性。我們不難發(fā)現(xiàn)，業(yè)界的供應(yīng)商們所發(fā)表的資料，都是說?無鉛可行?。而一些研究院或用戶的報告，則總是在結(jié)尾上提到?還需要研究認(rèn)證！?。這在一定程度上也是受到本身利益的影響而過濾了某些信息。當(dāng)然，其壞處是誤導(dǎo)一些經(jīng)驗不足，資源不足的用戶。

基于以上的原因。我認(rèn)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(xì)節(jié)等進(jìn)行相當(dāng)程度的分析判斷。并要求收集眾多的信息進(jìn)行比較。而最有用的，是擁有自己本身的認(rèn)證開發(fā)能力。以往有鉛時代的?抄用?做法，在進(jìn)入無鉛后會可能給您帶來問題。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。我們還得來看看風(fēng)險。

可靠性風(fēng)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(shù)未必真的可靠后，那我們是否會問：“使用無鉛的風(fēng)險有多大？”

我沒有見到業(yè)界有對這問題進(jìn)行分析預(yù)計的?；蛟S這時候沒有人愿意這么做。商家肯定不愿意，研究院也因為在確保質(zhì)量上有很大的困難而不愿意。不過按我的經(jīng)驗和看法來判斷的話，我覺得風(fēng)險還是偏小的，風(fēng)險的隨機(jī)性也十分強(qiáng)。而且我個人覺得這風(fēng)險問題無法得到很好的解決，至少在三五年內(nèi)不會。我所以這么說，基于以下的幾個觀點(diǎn)。

1． 許多試驗，雖然把握的不好，但結(jié)果很少出現(xiàn)足以提出報警的大問題。例如以下圖三中的比較。左右兩份研究的結(jié)論剛好是相反，這說明在整個過程中我們并沒有對所有關(guān)鍵因素把握和控制到位。但即使結(jié)果不一樣，測試出來的數(shù)據(jù)卻顯示他們都很好的滿足實(shí)際回流焊接中的需要。

2． 單一材料的特性分析，目前的業(yè)界能力是足夠的。所以那些無法事先得到較足夠認(rèn)證的，是個配搭問題。這配搭包括材料間、材料和工藝間的配搭。也就是說，并非每個用戶都有同樣遇到問題的幾率。而是有較高的隨機(jī)性的。這問題其實(shí)在有鉛時代已經(jīng)是常見的。我們不是常遇到某些批量出問題，或常聽到供應(yīng)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(shè)兩個試驗是可靠的，而差異是材料供應(yīng)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。但如果是使用在波峰焊接中，則就可能是個問題了！這里的風(fēng)險是需要左圖的供應(yīng)商，加上波峰焊接工藝才會出現(xiàn)的。所以不是每個用戶都會遭遇到。

3． 無鉛對與那些高質(zhì)量要求的行業(yè)來說，由于豁免條例等等，目前的壓力還不太大。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。也就是說無鉛是否可靠并不是他們急于解決的問題。雖然這些行業(yè)可能受到供應(yīng)市場的轉(zhuǎn)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。所以估計這方面的用戶，雖然關(guān)注無鉛的發(fā)展，但短期內(nèi)也不會做出很嚴(yán)厲的要求。

4． 一些影響可能較大的，也就是對質(zhì)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。所遇到的情況是一方面可以利用豁免條例來延緩這方面的沖擊；另一方面，即使法規(guī)上要求必須采用無鉛，其競爭情況是一致的。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(rèn)證等等，所以當(dāng)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(yán)格可行的要求。有些用戶還可能對于風(fēng)險毫不知情，對遵從法規(guī)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對可靠性方面的要求），這方面的無鉛化還是會在?可靠性被懷疑?的情況下推進(jìn)的。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。

無鉛的焊接問題：

無鉛焊接的質(zhì)量問題，有許多模式是和錫鉛技術(shù)中一樣的。因為篇幅問題，我在本文中就不多加解釋。我們只看看無鉛技術(shù)中較特有的問題。這些問題，一般都是因為三個因素所造成：1。高溫焊接環(huán)境；2。錫Sn的特性；以及3。替代鉛的其他金屬或合金特性。

我們先來看看高溫帶來的問題。首先受到影響的，是器件封裝的耐熱問題。在無鉛技術(shù)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。這對以往器件只保證承受240℃來說，肯定是存在損壞風(fēng)險的。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(diǎn)溫度。加上其?較冷?熱特性的焊點(diǎn)，當(dāng)滿足BGA的焊接條件時，容易使到同一PCBA上的其他小熱容量器件的溫度高出許多，這又進(jìn)一步加強(qiáng)了熱損壞的風(fēng)險。所以業(yè)界一些機(jī)構(gòu)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(dá)260℃的最低要求（注四）。不過這里要提醒的，是這是器件供應(yīng)商用來測試的標(biāo)準(zhǔn)。和實(shí)際應(yīng)用中有一定的不同。由于實(shí)際PCBA上存在熱容量及對流條件的不同，我們是可能很難同時滿足焊點(diǎn)的焊接溫度需求以及封裝的耐熱需求的。就如以上提到的BGA例子，當(dāng)BGA底部的中間焊點(diǎn)達(dá)到255℃時，BGA的封裝是很可能超過260℃的。對于較厚的BGA封裝，標(biāo)準(zhǔn)中還允許其保證在較低的溫度（如245，250℃，注四）。這在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)問題。

高溫度帶來的問題，還有以下各種故障：

§ PCB變形和變色 § PCB分層 § PCB通孔斷裂

§ 器件吸潮破壞（例如爆米花效應(yīng)）§ 焊劑殘留物清除困難

§ 氧化程度提高以及連帶的故障（如氣孔、收錫等）§ 立碑

§ 焊點(diǎn)共面性問題（虛焊或開焊）§ 焊點(diǎn)殘留的內(nèi)應(yīng)力 以上的各種故障，其處理方法和有鉛技術(shù)并沒有太大的不同。主要是程度上要做得更到位，并對技術(shù)整合管理的要求更高。

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(diǎn)的剝離（Lifted Pad）：

這類故障現(xiàn)象多出現(xiàn)在通孔波峰焊接工藝中，但也在回流工藝中出現(xiàn)過?，F(xiàn)象是焊點(diǎn)和焊盤之間出現(xiàn)斷層而剝離（圖四）。這現(xiàn)象的主要原因是無鉛合金的溫度膨脹系數(shù)和基板之間出現(xiàn)很大差別，導(dǎo)致在焊點(diǎn)固化的時候在剝離部份有太大的應(yīng)力而使他們分開。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。所以處理這問題主要有兩個主要做法，一是選擇適當(dāng)?shù)暮噶虾辖?，另一是控制冷卻的速度，使焊點(diǎn)盡快固化形成較強(qiáng)的結(jié)合力。除了這方法外，我們還可以通過設(shè)計來減少應(yīng)力的幅度，也就是將通孔的銅環(huán)面積減小。日本有一個流行的做法，是使用SMD焊盤設(shè)計。也就是通過綠油阻焊層來限制銅環(huán)的面積。但這種做法有兩個不理想的地方。一是較輕微的剝離不容易看出；二是SMD焊盤在綠油和焊盤界面的焊點(diǎn)形成，從壽命的角度上來看是屬于不理想的（注五）。

有些剝離現(xiàn)象出現(xiàn)在焊點(diǎn)上（圖五），稱為裂痕或撕裂（Tearing）。這問題如果在波峰通孔焊點(diǎn)上出現(xiàn)，在業(yè)界有些供應(yīng)商認(rèn)為是可以接受的。主要因為通孔的質(zhì)量關(guān)鍵部位不在這地方。但如果出現(xiàn)在回流焊點(diǎn)上，應(yīng)該算是質(zhì)量隱憂問題，除非程度十分?。愃破鸢櫦y）。

鉛污染問題：

由于鉛的加入對錫的特性影響很大，當(dāng)我們把鉛除去后，在焊接過程中如果有鉛的出現(xiàn)，將會對焊點(diǎn)的特性和質(zhì)量造成影響。很不幸的是不良的影響。這現(xiàn)象我們稱之為?鉛污染?。而由于從有鉛到無鉛的切換并非瞬時間的，所以在過渡期間我們很可能會同時存在有鉛和無鉛的材料（尤其是器件焊端材料）。所以我們必須了解和掌握鉛對無鉛焊點(diǎn)的影響。鉛的出現(xiàn)或鉛污染可能對焊點(diǎn)造成以下的兩種影響： 1． 熔點(diǎn)溫度的降低（程度看鉛的含量而定）； 2． 焊點(diǎn)壽命的損失（這方面十分敏感）；

至于在焊接性和工藝性上則影響不多。因為一般鉛的成分不會很多，不足以在工藝上造成影響。

鉛對熔點(diǎn)溫度的影響相當(dāng)敏感，例如對常用的Sn3.5Ag焊料來說，1%的鉛的出現(xiàn)就能使其熔點(diǎn)從221℃下降到179℃；而在目前建議給波峰焊接使用的Sn0.7Cu來說，1%的鉛也使其熔點(diǎn)從227℃下降到183℃。

目前發(fā)現(xiàn)對鉛污染最敏感的是含有Bi的合金。當(dāng)Pb和Bi在一起出現(xiàn)時，會產(chǎn)生熔點(diǎn)只有96℃的IMC，大大降低焊點(diǎn)的壽命。業(yè)界曾作過一些試驗，發(fā)現(xiàn)含0.5%的鉛（注六）會使Sn3.5Ag3Bi焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度下降原來的60%；而其疲勞壽命也下降了32%左右（注七）。鉛對不含Bi的焊點(diǎn)也有很大的破壞。例如在Sn1.5Ag3.1Cu合金中，0.5%的鉛會使壽命減少到?jīng)]有污染的43%左右。不過關(guān)鍵是，其他不含Bi的合金壽命一般比SnPb高出一定的程度。所以即使在受到鉛污染的破壞后，其壽命仍然合格，即相當(dāng)或過于SnPb焊點(diǎn)。比如Sn1.5Ag3.1Cu焊點(diǎn)在0.5%鉛污染的情況下，其疲勞壽命仍然有SnPb焊點(diǎn)的2倍。所以一般認(rèn)為，只要不含Bi，鉛污染的問題不會太嚴(yán)重。但這里我做個提醒，未必所有可用的無鉛合金都已經(jīng)過認(rèn)證。所以用戶必須確保本身采用的焊料合金對鉛污染的敏感性。和您的供應(yīng)商探討這問題是重要的。

‘克氏空孔’（Kirkendall Voids，注八）：

這是一種固態(tài)金屬界面間金屬原子移動造成的空孔現(xiàn)象。由美國克肯多先生于1939年發(fā)現(xiàn)并以其姓氏命名。在無鉛技術(shù)中，由于一般焊料的Sn含量比傳統(tǒng)的Sn37Pb高很多，而Sn和其他金屬如Au，Ag和Cu等很容易出現(xiàn)這種克氏空孔現(xiàn)象（圖六）。所以在無鉛中算是一種較新的故障模式。

圖六顯示在銅焊盤和錫焊點(diǎn)之間存在Cu6Sn5的IMC層。而在Cu和Cu6Sn5的界面，由于Cu進(jìn)入Sn的速度快，會造成一些無法填補(bǔ)的空孔（圖中黑色部份）。這就是克氏空孔了。

克氏空孔的形成速度和溫度有很大的關(guān)系，溫度越高增長越快。這是因為高溫增加了原子活動能量的關(guān)系。所以要預(yù)防克氏空孔的危害，必須在材料和溫度上著手。一般Au，Ag和Cu是最容易和Sn間出現(xiàn)克氏空孔的。用戶必須在這方面給于小心處理。例如用于高溫的焊點(diǎn)（注九），其界面材料選擇就應(yīng)該避開使用Au，Ag或Cu直接和高Sn含量的焊點(diǎn)接觸。比如使用Ni層隔離等方法。而在工藝中，例如使用Ni/Au鍍層的，就必須確保其鍍層厚度和工藝參數(shù)（焊接溫度和時間）配合，使Au能夠完全的溶蝕并和Ni間形成IMC。這問題容易出現(xiàn)在較冷的BGA底部。

OSP鍍層由于在焊點(diǎn)形成后Cu和高Sn含量的焊點(diǎn)直接接觸，所以對與高溫應(yīng)用并不是很理想。

金屬須（Whisker）問題：

在含鉛技術(shù)中，金屬須（圖六）的問題并不被大多數(shù)人重視。因為大約>3%的鉛能夠很好的阻止金屬須的生長。但其實(shí)金屬須問題在含鉛技術(shù)中已經(jīng)存在。在航天和軍用設(shè)備上已經(jīng)有遭受其危害的事例。如今當(dāng)我們在無鉛技術(shù)中將鉛去除后，絕大多數(shù)的合金都屬于高Sn含量，甚至有100%Sn在器件和PCB焊盤鍍層上的應(yīng)用被看好的。Sn是一種較容易出現(xiàn)金屬須的金屬。所以金屬須問題在無鉛技術(shù)中就成了個較熱門的話題和研究對象了。

金屬須并不需要環(huán)境條件來助長。目前業(yè)界對其原理還沒有下定論，但一般較相信是因為內(nèi)層Sn的應(yīng)力所引起的。金屬須沒有固定的形狀（圖七），針形的一般可長到數(shù)十微米或更長（曾發(fā)現(xiàn)近10mm的）。也沒有明確的生長時間，有數(shù)天到數(shù)年的巨大變化范圍。

業(yè)界目前在金屬須課題上面對的問題，是還沒有人真正了解其機(jī)理和控制方法。雖然經(jīng)過多年的研究，人們已經(jīng)整理出好些有用的經(jīng)驗，但卻還不能確定該如何預(yù)防或控制金屬須。比如亞光錫（Matte Sn）的使用，雖然是目前被推薦的主要方法之一，但業(yè)界也曾發(fā)現(xiàn)過在亞光錫上出現(xiàn)的金屬須。這說明這技術(shù)還不是絕對可靠的。由于了解的不到位，目前業(yè)界也沒有一套被認(rèn)可試驗的方法。這也增加了對其研究的困難。

通過各方的研究以及業(yè)界的經(jīng)驗，整理出較被認(rèn)可的論點(diǎn)可以總結(jié)如下： 在影響金屬須生長的因素方面有：

§ 金屬種類和合金成分 § 金屬鍍層的厚度 § 鍍層表層的微晶結(jié)構(gòu)

§ 鍍層的電鍍工藝（電鍍液配方和電鍍參數(shù)）§ 庫存溫度（發(fā)現(xiàn)在10℃以下增長較快）§ Sn中的碳和有機(jī)物含量 § 機(jī)械應(yīng)力（內(nèi)部和外加）

在處理或預(yù)防方法上，有用的經(jīng)驗有： § 使用亞光錫，目前還推出據(jù)說更好的鍛光錫工藝 § 使用較厚的Sn鍍層

§ 對已經(jīng)電鍍好的Sn面進(jìn)行浸錫加工

§ 在Sn中加入其他金屬（例如Bi，Sb，Cu等）

§ 在Sn的鍍層和基材間加上另外一層不同金屬（比如鎳），改變其IMC界面的金屬遷移特性

§ 電鍍后煅燒退火 § 三防噴涂

§ 減少PCBA安裝時的機(jī)械力（例如螺絲孔造成的扭曲力等）

以上方法在一定程度上有效，但還不足于給人們完全放心。目前在這課題上的狀況是“風(fēng)險不算大，但隨機(jī)性強(qiáng)，還需要不斷摸索研究！”

錫瘟問題：

錫瘟是錫在低溫下改變其微晶結(jié)構(gòu)相位所造成的一種現(xiàn)象。錫瘟在形成時的體積增長約26%，性質(zhì)很脆，稱粉狀，所以對焊點(diǎn)會造成可靠性問題。形成時出現(xiàn)像疙瘩狀的表面（圖八）。錫瘟有一定的延遲生長時間，可能達(dá)數(shù)年之久。但一旦開始形成就會快速的蔓延。錫瘟一般在低于13.2℃以下開始形成，約在-30幾度時形成速度最快。

錫瘟現(xiàn)象曾被發(fā)現(xiàn)在SnCu，SnZn，和SnAg合金中，表示無鉛材料可能具有這方面的風(fēng)險。Sn中的Al和Zn雜質(zhì)也會助長錫瘟。在有鉛技術(shù)中，錫瘟不是個關(guān)注的問題，因為Pb可以阻止錫瘟的形成。我們也發(fā)現(xiàn)兩種較Pb還能阻止錫瘟的金屬，就是Bi和Sb。少量的（0.2-0.5%）的Bi或Sb能夠預(yù)防錫瘟。所以這是個推薦的方法。

雖然我們對錫瘟的現(xiàn)象和原理已經(jīng)有較好的了解。但在SMT無鉛技術(shù)中，錫瘟并不是一個重點(diǎn)研究的對象。這可能是由于錫瘟不像金屬須問題，它在電子業(yè)中并沒有具體的破壞事例。在70年代，當(dāng)時器件的鍍層是以純Sn為主，也就是最敏感的。但也沒有報告說受到錫瘟問題的破壞。所以，錫瘟的目前狀況，也是屬于一個有擔(dān)心但非急于解決的問題。

后語：

從電子業(yè)開始談無鉛技術(shù)到現(xiàn)在，已經(jīng)有超過15個年頭了。但對無鉛的可靠性研究和把握的角度來評估的話，我們還只是開始入門。研究、觀察經(jīng)驗雖然有一定的量，不過因為技術(shù)的復(fù)雜和變數(shù)眾多，使我們還不敢斷然說無鉛已經(jīng)是具備高可靠性的技術(shù)了。

雖然如此，這些不確定性并不會真正影響我們的推進(jìn)以及可能在明年中的較全面采用無鉛技術(shù)。因為我們在小量研究和應(yīng)用中，也沒有看到較大的風(fēng)險。無鉛的目前問題較多出現(xiàn)在表面上，也就是加工工藝上。按一貫的做法，我們業(yè)界也許不會很深的去注意產(chǎn)品的壽命問題。在確保產(chǎn)品壽命的工作上，我們普遍的問題不只是在監(jiān)督系統(tǒng)上缺乏，知識和能力也缺乏。另一方面，占電子業(yè)最大一部份的許多消費(fèi)電子類產(chǎn)品，都是走向功能快速更新和低價格的趨勢，這也驅(qū)使業(yè)界無需，也無能力太關(guān)心產(chǎn)品的壽命。所受到影響的，是為數(shù)較少的一些行業(yè)。而這些行業(yè)目前也因為豁免等條件使他們沒有受到太大的壓力。

我們在質(zhì)量研究的工作上，不論是方法上、數(shù)量上、或是協(xié)調(diào)上，似乎跟不上無鉛技術(shù)的發(fā)展要求。但除非有越來越多的企業(yè)，真正以質(zhì)量來作為競爭手段（光喊口號不算?。?，不然在可靠性的研究工作，雖然還會持續(xù)下去，但估計不會有革新的局勢出現(xiàn)。將來的發(fā)展，我想還是個商務(wù)和技術(shù)之間的平衡問題。而我們從以往人類的發(fā)展經(jīng)驗中，大略也可以想象局勢會朝那邊走。反正無鉛的推行在電子業(yè)中已經(jīng)鬧了大笑話，人們?yōu)榱似渌康模膊幌氤姓J(rèn)和改變它的發(fā)展。只要大家還有的爭飯吃，我想其他的也不會太去關(guān)心了。

這系列有關(guān)無鉛技術(shù)的文章，我摘要的和讀者們分享了無鉛的發(fā)展、無鉛材料（包括焊料、器件、PCB）、無鉛工藝以及本期的可靠性方面的經(jīng)驗。系列文章也接近尾聲了。我將展延一期，和你們分享許多人比對可靠性更關(guān)心的課題。就是生產(chǎn)工藝在無鉛技術(shù)中優(yōu)化方面的知識。

技術(shù)兼管理顧問 薛競成

2005年10月

---------注一：這類產(chǎn)品也稱為0℃ / 100℃ 產(chǎn)品。指的是其應(yīng)用溫度和研究范圍。注二：這類產(chǎn)品也稱為-55℃ / 125℃ 產(chǎn)品。

注三：本研究是統(tǒng)計各個大也就機(jī)構(gòu)和企業(yè)中，無鉛和有鉛的技術(shù)資料數(shù)量以及統(tǒng)計實(shí)際工作時間比例。

注四：IPC/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)J-STD-020C中有清楚的限制建議。

注五：SMD焊盤由于其不可潤濕的綠油覆蓋在焊盤上，這部份不容易形成很好焊接面，而在使用中會由于曲翹等造成的應(yīng)力而開始產(chǎn)生斷裂。不過使用在通孔波峰焊接中，由于焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)上，這部份的應(yīng)力不大，也非關(guān)鍵部份，所以一般認(rèn)為可以接受。注六：0.5%的鉛含量，是一般焊點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中可能從器件焊端鍍層中得到的污染量。可能污染的程度，具分析約是0.2%-0.5%。

注七：SnAgBi焊點(diǎn)的壽命和SnPb相當(dāng)，但一旦出現(xiàn)鉛污染，其壽命就會大大低于SnPb焊點(diǎn)。

注八：齊氏空孔是美國Ernest Kirkendall先生于1939年發(fā)現(xiàn)的一種物理現(xiàn)象。所以以其命名為Kirkendall空孔。

注九：高溫應(yīng)用的焊點(diǎn)，指那些通過高電流容易發(fā)熱的點(diǎn)。或是器件本身是高功率操作，而通過焊點(diǎn)散熱的設(shè)計。