近年來(lái)，因人們環(huán)保理念的增強(qiáng)和RoHS指令的全面實(shí)施，無(wú)鉛化變革在世界范圍內(nèi)興起，使得目前的工業(yè)級(jí)電子元器件市場(chǎng)出現(xiàn)了無(wú)鉛元器件一統(tǒng)江山的局面。而由于對(duì)無(wú)鉛焊接的失效機(jī)理和長(zhǎng)期可靠性缺少深入研究，導(dǎo)致在航空航天、醫(yī)療等高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域仍普遍采用傳統(tǒng)錫鉛焊料，同時(shí)由于高可靠性領(lǐng)域?qū)I(yè)級(jí)元器件的需求和無(wú)鉛元器件逆向有鉛處理標(biāo)準(zhǔn)的缺失，從而催生了無(wú)鉛元器件與有鉛焊料混合組裝這種后向兼容電子工藝的出現(xiàn)，由此帶來(lái)了一系列潛在的可靠性問(wèn)題，主要體現(xiàn)在下列4個(gè)方面：

1、 混裝焊點(diǎn)在熱應(yīng)力環(huán)境下的蠕變行為加劇

對(duì)于后向兼容混裝工藝，由于存在熔融溫度差，極易導(dǎo)致有鉛焊料中的鉛元素在焊點(diǎn)內(nèi)產(chǎn)生不均勻富鉛相，使得焊點(diǎn)在溫變環(huán)境下的蠕變行為加劇，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)沿富鉛區(qū)界面發(fā)生蠕變疲勞失效。

2、 混裝焊點(diǎn)在時(shí)效效應(yīng)下的錫須生長(zhǎng)問(wèn)題

純錫鍍層元器件因其良好的焊接特性以及較低的生產(chǎn)成本稱(chēng)為目前工業(yè)級(jí)電子元器件制造商的首選，但其在高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)力環(huán)境下極易發(fā)生錫須生長(zhǎng)，較長(zhǎng)的錫須以及錫須自身斷裂形成的導(dǎo)電細(xì)絲將帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。研究表明，錫須生長(zhǎng)主要是在時(shí)效環(huán)境下元器件管腳基體材料向外鍍層中的錫中擴(kuò)散以及界面金屬間化合物的緩慢生長(zhǎng)，使鍍層內(nèi)部產(chǎn)生錫須生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力，從而導(dǎo)致錫須的生長(zhǎng)。

3、 混裝工藝引起的界面剝離和界面空洞問(wèn)題

日本、歐盟廣泛采用的Sn-Bi、Sn-Ag元器件與有鉛焊料混裝時(shí)，極易在鍍層一側(cè)焊接界面因鉛的偏析形成Sn-Pb-Bi、Sn-Pb-Ag三元低熔點(diǎn)共晶合金層，該類(lèi)合金在凝固過(guò)程中體積收縮比例約為升溫過(guò)程中體積擴(kuò)大比例的4倍，因此極易在凝固過(guò)程中因體積變化不一致而產(chǎn)生界面剝離和空洞問(wèn)題。

4、 混裝焊點(diǎn)的剛度增加引起力學(xué)性能下降

混裝焊點(diǎn)內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化，如焊點(diǎn)內(nèi)形成的塊狀A(yù)g3Sn合金、Sn2Au合金等脆性相，與周邊具有較大韌性的焊料相結(jié)合，極易在振動(dòng)、沖擊等力學(xué)環(huán)境下沿脆性合金界面產(chǎn)生脆性斷裂。

綜上所述，無(wú)鉛化變革催生的高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域的混裝電子工藝在焊接質(zhì)量、長(zhǎng)期可靠性方面均存在潛在問(wèn)題。為保證混裝焊點(diǎn)的可靠性，建議基于PoF方法，針對(duì)混裝焊點(diǎn)在熱、力學(xué)環(huán)境下的主要失效模式和失效機(jī)理，從設(shè)計(jì)、制造階段開(kāi)始考慮評(píng)估并規(guī)避混裝焊點(diǎn)的使用風(fēng)險(xiǎn)。查詢(xún)進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://www.ceprei.com/news/news_details.aspx?inew_id=1761。