无铅焊接的质量和可靠性分析

1、无铅焊接的质量和可靠性分析前言：传统的铅使用在焊料中带来很多的好处，良好的可靠性就是其中重要的一项。例如在常用来评估焊点可靠性的抗拉强度，抗横切强度，以及疲劳寿命等特性，铅的使用都有很好的表现。在我们准备抛弃铅后，新的选择是否能够具备相同的可靠性，自然也是业界关心的主要课题。 一般来说，目前前大多数的报报告和宣传，都都认为无铅的的多数替代品品，都有和含含铅焊点具备备同等或更好好的可靠性。不不过我们也同同样可以看到到一些研究报报告中，得到到的是相反的的结果。尤其其是在不同PPCB焊盘镀镀层方面的研研究更是如此此。对与那些些亲自做试验验的用户，我我想他们自然然相信自己看看到的结果。但但对与那些无无

2、能力资源投投入试验的大大多数用户，又又该如何做出出选择呢？我我们是选择相相信供应商，相相信研究所，还还是相信一些些形象领先的的企业？我们们这回就来看看看无铅技术术在质量方面面的状况。什么是良好的可可靠性？当我我们谈论可靠靠性时，必须须要有以下的的元素才算完完整。1 使用环境境条件（温度度、湿度、室室内、室外等等）；2 使用方式（例例如长时间通通电，或频繁繁开关通电，每每天通电次数数等等特性）；3 寿命命期限（例如如寿命期5年年）；4 寿命期限内内的故障率（例例如5年的累累积故障率为为5%）。而决定产品寿命命的，也有好好几方面的因因素。包括：1 DFR（可可靠性设计，和和DFM息息息相关）；22

3、 加工和和返修能力；3 原料料和产品的库库存、包装等等处理；4 正确的使使用（环境和和方式）。了解以上各项，有有助于我们更更清楚的研究究和分析焊点点的可靠性。也也有助于我们们判断其他人人的研究结果果是否适合于于我们采用。由于以上提到的的许多项，例例如寿命期限限、DFR、加加工和返修能能力等等，他他人和我的企企业情况都不不同，所以他他人所谓的可靠或不可靠未未必适用于我我。而他人所所做的可靠性性试验，其考考虑条件和相相应的试验过过程，也未必必完全符合我我。这是在参参考其他研究究报告时用户户所必须注意意的。您的无铅焊接可可靠性好吗？因此，在给给自己的无铅铅可靠性水平平下定义前，您您必须先对以以下的问

4、题有有明确的答案案。 您企业的质质量责任有多多大？ 您您有明确的质质量定义吗？ 您企业业自己投入的的可靠性研究究，以及其过过程结果的科科学性、可信信度有多高？ 您是否否选择和管理理好您的供应应商？ 您您是否掌握和和管理好DFFM/DFRR工作？ 您是否掌握握好您的无铅铅工艺？只有当您对以上上各项都有足足够的掌握后后，您才能够够评估自己的的无铅可靠性性水平。更重重要的，是您您才能确保您您的无铅可靠靠性能够提升升和有所保证证。举个例子说，很很多试验都报报告说无铅技技术容易出现现气孔故故障。从常见见无铅合金的的特性上来看看，无铅是较较容易出现气孔。但但合金特性不不是唯一的因因素。对气气孔问题来来说，

5、更重要要的因素是焊焊剂配方（也也就是锡膏种种类）、炉子子性能、工艺艺设置/调制制能力、DFFM和器件焊焊端材料等。如如果用户不掌掌握这些知识识，则可能随随意的作了一一些试验后见见到气孔多，就说气孔在无无铅中是个问问题。而实际际上，气孔在在无铅中，是是可能比那些些不懂得处理理技术整合的的用户，在有有铅技术中控控制得更好的的。可靠性并非是三三言两语可以以说清楚的。而而是一门需要要很多定义、规规范、认证、数数据支持等等等工作的科学学。可靠性的依据和和标准：当我我们评估无铅铅焊点时，其其可靠性的合合格标准是什什么？由于无无铅技术是用用来取代有铅铅技术的，一一个很自然合合理的评估标标准，就是和和传统的锡

6、铅铅焊点进行比比较。所以我我们一般要求求新的替代品品，应该具有有和锡铅焊点点同等的的可靠性，或或最少很接近近。所以在一一般的无铅焊焊点可靠性分分析中，我们们都是和相同同设计、工艺艺下的锡铅焊焊点效果进行行比较。而一一般使用Snn37Pb为为基准的较多多。也有一部部分使用SnnPbAg为为比较基准的的。经过了一段时间间的发展，目目前由于较多多同业偏向看看好SAC为为无铅焊料的的主流，所以以不少其他无无铅合金的研研究上也使用用SAC作为为比较对象的的。无铅技术的可靠靠性情况：经经过了约155年的开发研研究，我们到到底对无铅技技术的可靠性性把握多少？可靠性不同同与生产直通通率，它需要要一定的使用用时

7、间来给于于人们较高的的信心。这也也就是说，必必须有较长使使用时间和足足够使用量的的情况下才能能有较可靠的的结论。在一项非正式的的统计中，我我们对业界认认为无铅是否否可靠得出以以下的结果： 94%的报报告说可靠靠 1000%的供应应商说他们有有可靠的的材料和方案案 87%的研究院报报告说还需需要进一步研研究而事实上，我们们只有约4%的制造商有有不超过5年年的实际大量量使用经验。这这对于一些使使用寿命要求求较长的电子子产品绝对是是不够的。我我们目前靠的的主要是试验验分析结果。而而由于这些试试验做法仍然然存在着不少少问题（请看看下一节的解解说），我们们可以说，目目前的可靠性性状况，还存存在着： 不够

8、完整 不够精确确 不够适适用的风险所以当用户在处处理这问题时时，一个关键键就是先前我我提到的“您您企业的质量量责任有多大大？”。这是是决定你对无无铅可靠性的的认同态度的的主要因素。责责任越大，您您就应该越不不放心，越觉觉得无铅还是是未必可靠。到底目前业界是是如何看法的的呢？就一般般业界较认同同的看法来说说，目前我们们偏向于相信信以下的状况况。对于使用环境较较温和的的产品，例如如室内使用的的家用电器、通通讯设备、医医疗设备等等等（注一），我我们都认为无无铅技术可以以满足要求。这这类应用中，较较多无铅技术术研究中发现现无铅焊点具具有和含铅技技术相同或更更好的可靠性性。但在较恶劣环境境下使用的产产品

9、，例如航航空设备、汽汽车电子、军军用品等等（注注二），业界界则还不放心心。研究结果果也发现无铅铅有时不如含含铅技术。图图一的研究报报告就显示了了某些无铅材材料的这种特特性，SACC可靠性和SSnPb比较较上，能力会会因为所承受受应力或应变变程度而有所所不同。美国新泽西州一一家研究所EEPSI机构构曾对无铅和和有铅技术的的研究程度进进行了统计分分析。其得出出的结果是无无铅的研究资资料只有有铅铅的10%，而而实际经验只只有有铅技术术的24%（注注三）。这也也向业界提供供了一个信息息：我们可能能还做得不够够！可靠性研究面对对的问题：上上面我提到目目前无铅技术术的可靠性仍仍然具有一定定的风险。这这风险

10、来自什什么地方，或或是什么原因因造成会有风风险呢？以下下是一些主要要的原因。1 目前使用用来判断可靠靠性（寿命）的的常用做法是是通过热循环环的加速老化化试验方法，通通过加温减温温来给焊点制制造应力而使使其最终断裂裂，并记录其其寿命（一般般是热循环次次数），制图图和进行比较较来评估。而而事实上，在在应用中我们们的条件是和和试验中有所所不同的。例例如温度变化化的不规律性性、较大的蠕蠕变混合模式式等等，这都都不是试验中中有照顾到的的。而目前我我们还缺乏一一套能够从试试验室内的单单纯模拟，按按实际使用情情况推算出实实际寿命的方方法。所以试试验室内的结结果，和实际际应用中有可可能出现较大大的差别。而而这

11、种差别，在在无铅新材料料上我们甚至至没有理论上上的预计和判判断，对其变变化关系几乎乎是完全不懂懂；2 由于对某某些理论还没没有掌握，在在试验中我们们可能做出一一些错误的模模拟试验设置置，结果当然然就得出一些些错误的信息息。比如在金金属须Whiisker的的认证试验中中，有些试验验采用了高温温高湿老化的的方法，这做做法虽然能够够通过加快原原子迁移促使使焊点的金属属须增长加快快，但事实上上也同时会对对焊点或材料料产生煅烧退退火的效应，从从而减少金属属须增长的几几率。但在实实际使用中，金金属迁移会在在室温下出现现，煅烧退火火的效果却不不会在室温下下形成，所以以我们得到的的试验结果可可能偏好而造造成错

12、误的判判断；3 如果我们们研究多数的的试验设计，在在试验中人们们很容易忽略略了SMT故故障形成的复复杂因果关系系（或许是为为了简化试验验而有意忽略略），而只用用过于简单的的几项变数控控制来进行试试验和分析。例例如有一个实实际例子中，某某试验在对不不同PCB焊焊盘保护材料料进行比较时时，采用了众众多OSP中中的一种，而而后认定OSSP的能力不不能接受，表表现和他们建建议的纯锡差差别很大。事事实上OSPP不只种类多多，还和其他他材料一样受受到供应商加加工和质量控控制能力的重重大影响。但但这些先决条条件都没有在在试验前进行行分析控制，而而作出了可能能具备误导性性的结论。图图二可以让我我们更清楚看看出

13、这类问题题。我们假设设用户选择的的试验条件（材材料配搭、工工艺参数等）是是图中的#11的话，那他他得出的结论论是OSP和和ENIG不不良，ENEEG不稳定，IImAg最好好而应该被推推荐。但他如如果采用了试试验条件#22，他则认为为所有不同的的PCB处理理都没有什么么不同的表现现。这是截然然不同的两种种结论！而最重要的，是是用户的实际际情况是什么么？用户的材材料、设计、工工艺、设备、加加工厂能力等等等的技术整整合结果，是是处于条件中中的#1？#2？还是其其他的点上？这在SMTT技术中是个个不容易的工工作，需要对对各种工艺、设设计、材料、设设备等等都有有很好掌握的的人员才能处处理得合理。在工作中

14、我见过过有不少的试试验设计，是是考虑不周的的。这也说明明了为什么很很多报告，其其结果不能吻吻合。4 热循环疲疲劳失效试验验是研究可靠靠性中最主要要的方法之一一。为了缩短短试验时间，一一般都采用高高应力，高应应变的试验做做法。但业界界也发现，很很多焊料的特特性表现，在在低应力、低低应变的情况况下显得不稳稳定和出现不不同的结论。而而实际应用上上，焊点所面面对的是大范范围的应力和和应变。但很很少试验是在在低应力、低低应变下进行行的。而这方方面的高与低标标准，以及他他们和产品设设计、应用等等上的关系等等等知识资料料也很缺乏；5 可靠性特特性的针对性性相当强。比比如类似“使使用在BGAA的可靠性好好”这

15、样的评评语，事实上上是不够精确确的。我们发发现，BGAA的大小，BBGA的焊端端（Bumpp）数量也都都影响可靠性性结果。例如如一份报告中中发现，9个个焊端的CSSP，其可靠靠性就比244个焊端的小小了1.5倍倍！而我们并并没有资源对对所有的不同同组合（器件件封装、焊料料、PCB、工工艺参数、设设计等）进行行试验分析。这这就是说，我我们不免有一一部分（还不不知道有多大大的一部分？）情况完全全没有把握到到；6 保护各自自利益影响信信息的真实性性。我们不难难发现，业界界的供应商们们所发表的资资料，都是说说无铅可行行。而一些些研究院或用用户的报告，则则总是在结尾尾上提到还还需要研究认认证！。这这在一

16、定程度度上也是受到到本身利益的的影响而过滤滤了某些信息息。当然，其其坏处是误导导一些经验不不足，资源不不足的用户。基于以上的原因因。我认为我我们在接触无无铅信息资料料的同时，必必须对各个资资料的背景、细细节等进行相相当程度的分分析判断。并并要求收集众众多的信息进进行比较。而而最有用的，是是拥有自己本本身的认证开开发能力。以以往有铅时代代的抄用做法，在进进入无铅后会会可能给您带带来问题。如此说来，是否否所有的用户户都必须大量量的投入可靠靠性研究？这这也未必。我我们还得来看看看风险。可靠性风险有多多大：知道了了存在的重重重问题，知道道了我们听说说或见到的可靠无铅铅技术未必真真的可靠后，那那我们是否

17、会会问：“使用用无铅的风险险有多大？”我没有见到业界界有对这问题题进行分析预预计的。或许许这时候没有有人愿意这么么做。商家肯肯定不愿意，研研究院也因为为在确保质量量上有很大的的困难而不愿愿意。不过按按我的经验和和看法来判断断的话，我觉觉得风险还是是偏小的，风风险的随机性性也十分强。而而且我个人觉觉得这风险问问题无法得到到很好的解决决，至少在三三五年内不会会。我所以这这么说，基于于以下的几个个观点。1 许多试验验，虽然把握握的不好，但但结果很少出出现足以提出出报警的大问问题。例如以以下图三中的的比较。左右右两份研究的的结论刚好是是相反，这说说明在整个过过程中我们并并没有对所有有关键因素把把握和控

18、制到到位。但即使使结果不一样样，测试出来来的数据却显显示他们都很很好的满足实实际回流焊接接中的需要。2 单一材料料的特性分析析，目前的业业界能力是足足够的。所以以那些无法事事先得到较足足够认证的，是是个配搭问题题。这配搭包包括材料间、材材料和工艺间间的配搭。也也就是说，并并非每个用户户都有同样遇遇到问题的几几率。而是有有较高的随机机性的。这问问题其实在有有铅时代已经经是常见的。我我们不是常遇遇到某些批量量出问题，或或常听到供应应商说：“我我的其他客户户没有这种问问题！”的吗吗？就拿上图图三的例子来来说（假设两两个试验是可可靠的，而差差异是材料供供应商的差别别），那使用用左图中的材材料在回流焊焊

19、接中的客户户，未必能发发现其能力差差。但如果是是使用在波峰峰焊接中，则则就可能是个个问题了！这这里的风险是是需要左图的的供应商，加加上波峰焊接接工艺才会出出现的。所以以不是每个用用户都会遭遇遇到。3 无铅对与与那些高质量量要求的行业业来说，由于于豁免条例等等等，目前的的压力还不太太大。例如航航天、军用产产品行业中，无无铅环保并不不是个必须品品。也就是说说无铅是否可可靠并不是他他们急于解决决的问题。虽虽然这些行业业可能受到供供应市场的转转变而受到一一些影响，但但这些行业对对成本本身不不敏感，而SSMT中的有有铅或无铅更更是其成本中中微不足道的的一小部分。所所以估计这方方面的用户，虽虽然关注无铅铅

20、的发展，但但短期内也不不会做出很严严厉的要求。4 一些影响响可能较大的的，也就是对对质量要求高高，而成本上上也有一些压压力的，比如如电信和汽车车电子等。所所遇到的情况况是一方面可可以利用豁免免条例来延缓缓这方面的冲冲击；另一方方面，即使法法规上要求必必须采用无铅铅，其竞争情情况是一致的的。加上目前前大多数行业业并没有一套套很好的市场场可靠性监控控方法，而可可靠性必须长长时间来认证证等等，所以以当法规压力力大于用户压压力时（不只只是用户没有有对可靠性做做出严格可行行的要求。有有些用户还可可能对于风险险毫不知情，对对遵从法规的的要求远远超超过对可靠性性方面的要求求），这方面面的无铅化还还是会在可可

21、靠性被怀疑疑的情况下下推进的。而而在工作量和和难度的压力力下，不可能能有太多的企企业主动的去去处理这方面面的研究问题题。无铅的焊接问题题：无铅焊接接的质量问题题，有许多模模式是和锡铅铅技术中一样样的。因为篇篇幅问题，我我在本文中就就不多加解释释。我们只看看看无铅技术术中较特有的的问题。这些些问题，一般般都是因为三三个因素所造造成：1。高高温焊接环境境；2。锡SSn的特性；以及3。替替代铅的其他他金属或合金金特性。我们先来看看高高温带来的问问题。首先受受到影响的，是是器件封装的的耐热问题。在在无铅技术的的推荐焊接温温度上（2445 2255），温度比比起以往SnnPb的最高高约235高出了200

22、度。这对以以往器件只保保证承受2440来说，肯定定是存在损坏坏风险的。而而像BGA一一类器件的使使用，其本身身封装在焊接接中的温度就就高过焊点温温度。加上其其较冷热热特性的焊点点，当满足BBGA的焊接接条件时，容容易使到同一一PCBA上上的其他小热热容量器件的的温度高出许许多，这又进进一步加强了了热损坏的风风险。所以业业界一些机构构如IPC等等建议所有定定为无铅合格格的器件，必必须要能承受受的起数次通通过峰值温度度高达2600的最低要求求（注四）。不不过这里要提提醒的，是这这是器件供应应商用来测试试的标准。和和实际应用中中有一定的不不同。由于实实际PCBAA上存在热容容量及对流条条件的不同，我

23、我们是可能很很难同时满足足焊点的焊接接温度需求以以及封装的耐耐热需求的。就就如以上提到到的BGA例例子，当BGGA底部的中中间焊点达到到255时，BGAA的封装是很很可能超过2260的。对于较较厚的BGAA封装，标准准中还允许其其保证在较低低的温度（如如245，2250，注四）。这这在实际应用用中可能出现现问题。高温度带来的问问题，还有以以下各种故障障： PCB变形形和变色 PCB分层层 PCBB通孔断裂 器件吸潮潮破坏（例如如爆米花效应应） 焊剂剂残留物清除除困难 氧氧化程度提高高以及连带的的故障（如气气孔、收锡等等） 立碑碑 焊点共共面性问题（虚虚焊或开焊） 焊点残留的内应力以上的各种故障

24、障，其处理方方法和有铅技技术并没有太太大的不同。主主要是程度上上要做得更到到位，并对技技术整合管理理的要求更高高。除了高温问题，无无铅还带来了了以下已经为为业界发现的的特有问题。焊点的剥离（LLiftedd Pad）：这类故障现现象多出现在在通孔波峰焊焊接工艺中，但但也在回流工工艺中出现过过。现象是焊焊点和焊盘之之间出现断层层而剥离（图图四）。这现现象的主要原原因是无铅合合金的温度膨膨胀系数和基基板之间出现现很大差别，导导致在焊点固固化的时候在在剥离部份有有太大的应力力而使他们分分开。一些焊焊料合金的非非共晶性也是是造成这种现现象的原因之之一。所以处处理这问题主主要有两个主主要做法，一一是选择

25、适当当的焊料合金金，另一是控控制冷却的速速度，使焊点点尽快固化形形成较强的结结合力。除了了这方法外，我我们还可以通通过设计来减减少应力的幅幅度，也就是是将通孔的铜铜环面积减小小。日本有一一个流行的做做法，是使用用SMD焊盘盘设计。也就就是通过绿油油阻焊层来限限制铜环的面面积。但这种种做法有两个个不理想的地地方。一是较较轻微的剥离离不容易看出出；二是SMMD焊盘在绿绿油和焊盘界界面的焊点形形成，从寿命命的角度上来来看是属于不不理想的（注注五）。有些剥离现象出出现在焊点上上（图五），称称为裂痕或撕撕裂（Teaaring）。这这问题如果在在波峰通孔焊焊点上出现，在在业界有些供供应商认为是是可以接受的

26、的。主要因为为通孔的质量量关键部位不不在这地方。但但如果出现在在回流焊点上上，应该算是是质量隐忧问问题，除非程程度十分小（类类似起皱纹）。铅污染问题：由由于铅的加入入对锡的特性性影响很大，当当我们把铅除除去后，在焊焊接过程中如如果有铅的出出现，将会对对焊点的特性性和质量造成成影响。很不不幸的是不良良的影响。这这现象我们称称之为铅污污染。而由由于从有铅到到无铅的切换换并非瞬时间间的，所以在在过渡期间我我们很可能会会同时存在有有铅和无铅的的材料（尤其其是器件焊端端材料）。所所以我们必须须了解和掌握握铅对无铅焊焊点的影响。铅的出现或铅污污染可能对焊焊点造成以下下的两种影响响：1 熔点温度度的降低（程

27、程度看铅的含含量而定）；2 焊点点寿命的损失失（这方面十十分敏感）；至于在焊接性和和工艺性上则则影响不多。因因为一般铅的的成分不会很很多，不足以以在工艺上造造成影响。铅对熔点温度的的影响相当敏敏感，例如对对常用的Snn3.5Agg焊料来说，11%的铅的出出现就能使其其熔点从2221下降到1779；而在目前前建议给波峰峰焊接使用的的Sn0.77Cu来说，11%的铅也使使其熔点从2227下降到1883。目前发现对对铅污染最敏敏感的是含有有Bi的合金金。当Pb和和Bi在一起起出现时，会会产生熔点只只有96的IMC，大大大降低焊点点的寿命。业业界曾作过一一些试验，发发现含0.55%的铅（注注六）会使S

28、Sn3.5AAg3Bi焊焊点的机械强强度下降原来来的60%；而其疲劳寿寿命也下降了了32%左右右（注七）。铅对不含Bi的的焊点也有很很大的破坏。例例如在Sn11.5Ag33.1Cu合合金中，0.5%的铅会会使寿命减少少到没有污染染的43%左左右。不过关关键是，其他他不含Bi的的合金寿命一一般比SnPPb高出一定定的程度。所所以即使在受受到铅污染的的破坏后，其其寿命仍然合合格，即相当当或过于SnnPb焊点。比比如Sn1.5Ag3.1Cu焊点点在0.5%铅污染的情情况下，其疲疲劳寿命仍然然有SnPbb焊点的2倍倍。所以一般认为，只只要不含Bii，铅污染的的问题不会太太严重。但这这里我做个提提醒，未

29、必所所有可用的无无铅合金都已已经过认证。所所以用户必须须确保本身采采用的焊料合合金对铅污染染的敏感性。和和您的供应商商探讨这问题题是重要的。克氏空孔（KKirkenndall Voidss，注八）：这是一种固固态金属界面面间金属原子子移动造成的的空孔现象。由由美国克肯多多先生于19939年发现现并以其姓氏氏命名。在无无铅技术中，由由于一般焊料料的Sn含量量比传统的SSn37Pbb高很多，而而Sn和其他他金属如Auu，Ag和CCu等很容易易出现这种克克氏空孔现象象（图六）。所所以在无铅中中算是一种较较新的故障模模式。图六显示在铜焊焊盘和锡焊点点之间存在CCu6Sn55的IMC层层。而在Cuu和C

30、u6SSn5的界面面，由于Cuu进入Sn的的速度快，会会造成一些无无法填补的空空孔（图中黑黑色部份）。这这就是克氏空空孔了。克氏空孔的形成成速度和温度度有很大的关关系，温度越越高增长越快快。这是因为为高温增加了了原子活动能能量的关系。所所以要预防克克氏空孔的危危害，必须在在材料和温度度上着手。一一般Au，AAg和Cu是是最容易和SSn间出现克克氏空孔的。用用户必须在这这方面给于小小心处理。例例如用于高温温的焊点（注注九），其界界面材料选择择就应该避开开使用Au，AAg或Cu直直接和高Snn含量的焊点点接触。比如如使用Ni层层隔离等方法法。而在工艺艺中，例如使使用Ni/AAu镀层的，就就必须确保

31、其其镀层厚度和和工艺参数（焊焊接温度和时时间）配合，使使Au能够完完全的溶蚀并并和Ni间形形成IMC。这这问题容易出出现在较冷的的BGA底部部。OSP镀层由于于在焊点形成成后Cu和高高Sn含量的的焊点直接接接触，所以对对与高温应用用并不是很理理想。金属须（Whiisker）问问题：在含铅铅技术中，金金属须（图六六）的问题并并不被大多数数人重视。因因为大约33%的铅能够够很好的阻止止金属须的生生长。但其实实金属须问题题在含铅技术术中已经存在在。在航天和和军用设备上上已经有遭受受其危害的事事例。如今当当我们在无铅铅技术中将铅铅去除后，绝绝大多数的合合金都属于高高Sn含量，甚甚至有1000%Sn在器

32、器件和PCBB焊盘镀层上上的应用被看看好的。Snn是一种较容容易出现金属属须的金属。所所以金属须问问题在无铅技技术中就成了了个较热门的的话题和研究究对象了。金属须并不需要要环境条件来来助长。目前前业界对其原原理还没有下下定论，但一一般较相信是是因为内层SSn的应力所所引起的。金金属须没有固固定的形状（图图七），针形形的一般可长长到数十微米米或更长（曾曾发现近100mm的）。也也没有明确的的生长时间，有有数天到数年年的巨大变化化范围。业界目前在金属属须课题上面面对的问题，是是还没有人真真正了解其机机理和控制方方法。虽然经经过多年的研研究，人们已已经整理出好好些有用的经经验，但却还还不能确定该该如

33、何预防或或控制金属须须。比如亚光光锡（Mattte Snn）的使用，虽虽然是目前被被推荐的主要要方法之一，但但业界也曾发发现过在亚光光锡上出现的的金属须。这这说明这技术术还不是绝对对可靠的。由由于了解的不不到位，目前前业界也没有有一套被认可可试验的方法法。这也增加加了对其研究究的困难。通过各方的研究究以及业界的的经验，整理理出较被认可可的论点可以以总结如下：在影响金属须生生长的因素方方面有： 金属种类和和合金成分 金属镀层层的厚度 镀层表层的的微晶结构 镀层的电电镀工艺（电电镀液配方和和电镀参数） 库存温度（发现在10以下增长较快） Sn中的碳和有机物含量 机械应力（内部和外加）在处理或预防方

34、方法上，有用用的经验有： 使用亚光锡锡，目前还推推出据说更好好的锻光锡工工艺 使用用较厚的Snn镀层 对对已经电镀好好的Sn面进进行浸锡加工工 在Snn中加入其他他金属（例如如Bi，Sbb，Cu等） 在Sn的镀层和基材间加上另外一层不同金属（比如镍），改变其IMC界面的金属迁移特性 电镀后煅烧退火 三防喷涂 减少PCBA安装时的机械力（例如螺丝孔造成的扭曲力等）以上方法在一定定程度上有效效，但还不足足于给人们完完全放心。目目前在这课题题上的状况是是“风险不算算大，但随机机性强，还需需要不断摸索索研究！”锡瘟问题：锡瘟瘟是锡在低温温下改变其微微晶结构相位位所造成的一一种现象。锡锡瘟在形成时时的体

35、积增长长约26%，性性质很脆，称称粉状，所以以对焊点会造造成可靠性问问题。形成时时出现像疙瘩瘩状的表面（图图八）。锡瘟瘟有一定的延延迟生长时间间，可能达数数年之久。但但一旦开始形形成就会快速速的蔓延。锡锡瘟一般在低低于13.22以下开始形形成，约在-30几度时时形成速度最最快。锡瘟现象曾被发发现在SnCCu，SnZZn，和SnnAg合金中中，表示无铅铅材料可能具具有这方面的的风险。Snn中的Al和和Zn杂质也也会助长锡瘟瘟。在有铅技技术中，锡瘟瘟不是个关注注的问题，因因为Pb可以以阻止锡瘟的的形成。我们们也发现两种种较Pb还能能阻止锡瘟的的金属，就是是Bi和Sbb。少量的（00.2-0.5%）

36、的BBi或Sb能能够预防锡瘟瘟。所以这是是个推荐的方方法。虽然我们对锡瘟瘟的现象和原原理已经有较较好的了解。但但在SMT无无铅技术中，锡锡瘟并不是一一个重点研究究的对象。这这可能是由于于锡瘟不像金金属须问题，它它在电子业中中并没有具体体的破坏事例例。在70年年代，当时器器件的镀层是是以纯Sn为为主，也就是是最敏感的。但但也没有报告告说受到锡瘟瘟问题的破坏坏。所以，锡锡瘟的目前状状况，也是属属于一个有担担心但非急于于解决的问题题。后语：从电子业业开始谈无铅铅技术到现在在，已经有超超过15个年年头了。但对对无铅的可靠靠性研究和把把握的角度来来评估的话，我我们还只是开开始入门。研研究、观察经经验虽然有一一定的量，不不过因为技术术的复杂和变变数众多，使使我们还不敢敢断然说无铅铅已经是具备备高可靠性的的技术了。虽然如此，这些些不确定性并并不会真正影影响我们的推推进以及可能能在明年中的的较全面采用用无铅技术。因因为我们在小小量研究和应应用中，也没没有看到较大大的风险。无无铅的目前问问题较多出现现在表面上，也也就是加工工工艺上。按一一贯