无铅电子装配的材料及工艺考虑

电子信息和通信论文无铅电子装配的材料及工艺考虑Material and Techniques for Lead-Free Electronic Assembly J.Reachen伴随欧洲电子电气设备指导法令(WEEE Directive)宣布到2006年部分含铅电子设备的生产和进口在欧盟将属非法,以及国外同业竞争者在全球不断推广无铅电子装配,相伴而生的对各种合金混合物的完好性和可靠性等问题的考虑越来越受到重视。简言之,到底选用哪种合金,这一问题变得越来越紧要。本文将对Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三种合金做深入考察,并对其可靠性试验结果与工艺上的考虑进行比较。Sn/Ag合金Sn/Ag3.5-4.0合金在混合电路与电子组装工业的使用时间较长。正因如此,部分业者对使用Sn/Ag作为一种无铅替代合金感觉得心应手。但不巧的是这种合金存在几方面的问题。首先这种合金的熔融温度(221度)和峰值回流温度(2400-260度)对于许多表面安装部件和过程来说显得偏高。此外,这种合金还含有3.5-4%的银,对某些应用构成成本制约。而最主要的问题是这种合金会产生银相变问题从而造成可靠性试验失效。我们注意到,在进行疲劳试验(结果如表1)时,Sn96/Ag4在其中一种循环设置上产生了失效。对此问题作进一步研究得出的结论是:失效起因于相变。相变的产生是因合金的不同区有着不同的冷却速率而致。为对此问题进行深入研究,用一根Sn96/Ag4焊条,从底部对其进行回流加热及强制冷却,以便对其暴露在不同冷却速率下的合金的微结构进行观察。Sn96/Ag4合金按冷却速率的不同产生三种不同的相。由此考虑同样的脆性结构会存在于焊接互连中,从而造成焊区失效。正是由于这种原因,大多数OEM及工业财团反对把Sn/Ag作为主流无铅合金来用。银相变问题的存在也对高银Sn/Ag/