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Con cada vez más productos electrónicos de PCB sin plomo en el mercado, el problema de la fiabilidad se ha convertido en el foco de atención de muchas personas. A diferencia de otros problemas relacionados con el plomo (como la selección de aleaciones, ventanas de proceso, etc.), a menudo escuchamos diferentes puntos de vista sobre la fiabilidad. Al principio, escuchamos a muchos "expertos" decir que el plomo sin plomo es más confiable que el estaño y el plomo. Justo cuando creemos que esto es cierto, otro "experto" dijo que el estaño y el plomo son más confiables que el plomo sin plomo. ¿En qué debemos confiar? Esto depende de la situación específica.
La fiabilidad de la interconexión de soldadura sin plomo de los PCB es un problema muy complejo, que depende de muchos factores. Enumeramos brevemente los siguientes siete factores:
1) depende de la aleación de soldadura. Para la soldadura de retorno, la aleación de soldadura sin plomo "convencional" de PCB es SN - AG - cu (sac), mientras que la soldadura de pico puede ser SAC o SN - cu. Las aleaciones SAC y SN - cu tienen diferentes propiedades de fiabilidad.
2) depende de las condiciones del proceso. Para placas de circuito grandes y complejas, la temperatura de soldadura suele ser de 260 ° c, lo que puede tener un impacto negativo en la fiabilidad de los componentes de pcb, pero menos en placas de circuito pequeñas, ya que la temperatura máxima de soldadura de retorno puede ser relativamente baja.
3) depende de la lámina de pcb. Debido a la propiedad del laminado, la temperatura de soldadura sin plomo del PCB es más alta, y algunos PCB (especialmente placas de circuito gruesas grandes y complejas) pueden causar estratificación, grietas de laminación, grietas de cobre, CAF (bigotes de alambre de ánodo conductor). Las tasas de fracaso, como el fracaso, han aumentado. También depende del recubrimiento de la superficie del pcb. Por ejemplo, se observó que las juntas entre la soldadura y la capa de ni (procedentes del recubrimiento enig) eran más propensas a romperse que las juntas entre la soldadura y el cobre (como OSP y baptist), especialmente bajo impactos mecánicos (como las pruebas de caída). Además, en las pruebas de caída, la soldadura sin plomo de los PCB puede causar más grietas de los pcb.
4) esto depende del componente. Algunos componentes, como los componentes de encapsulamiento de plástico, los condensadores electroliticos, etc., son más vulnerables que otros al aumento de la temperatura de soldadura. En segundo lugar, el cable de estaño es otro problema de fiabilidad, y entre los productos de alta gama con larga vida útil, los componentes de espaciamiento fino prestan más atención. Además, el alto módulo de la aleación SAC también ejerce una mayor presión sobre los componentes y causa problemas a los componentes con bajo coeficiente dieléctrico k, que suelen ser más propensos a fallas.
5) depende de las condiciones de carga mecánica. La alta sensibilidad a la tasa de tensión de las aleaciones SAC requiere prestar más atención a la fiabilidad de las interfaces de soldadura sin plomo de los PCB bajo impactos mecánicos (como caídas, curvas, etc.). a altas tasas de tensión, el estrés excesivo puede conducir a una fácil interconexión de soldadura (y / o pcb). Fractura
6) depende de las condiciones de carga térmica y mecánica. En condiciones de ciclo térmico, la interacción creep / fatiga puede causar el fracaso de las juntas de soldadura a través del efecto acumulativo de daño (es decir, engrosamiento / debilitamiento de la estructura, aparición y propagación de grietas), y la tasa de estrés creep es un factor importante. La tasa de esfuerzo de arrastre varía con el tamaño de la carga termomecánica en el punto de soldadura, por lo que en condiciones "relativamente suaves", el punto de soldadura SAC puede soportar más ciclos térmicos que el punto de soldadura SN - pb, pero en casos "más graves", el punto de soldadura inferior al SN - PB puede soportar menos ciclos térmicos. La carga termomecánica depende del rango de temperatura, el tamaño del componente y el grado de desajuste Cte entre el componente y el sustrato.
Por ejemplo, hay informes de que en la misma placa de circuito que ha pasado la prueba de ciclo térmico, los componentes con marcos de alambre de cobre en los puntos de soldadura SAC experimentan más ciclo térmico que los puntos de soldadura SN - pb, y se utilizan 42 cables de aleación. Los componentes del marco (mayor desajuste Cte del pcb) fallarán antes que los puntos de soldadura de aleación sic que los puntos de soldadura SN - PB. También en la misma placa de circuito, los puntos de soldadura del dispositivo de chip cerámico 0402 pasan por más ciclos térmicos en el SAC que el número de ciclos térmicos de SN - pb, mientras que el número de ciclos térmicos del dispositivo 2512 es el contrario. Como otro ejemplo, muchos informes afirman que durante el ciclo térmico entre 0 ° C y 100 ° c, los puntos de soldadura de las resistencias cerámicas 1206 en fr4 fallaron más tarde que SN - PB en la soldadura de PCB sin plomo. Cuando los límites son de - 40 ° C y 150 ° c, esta tendencia es exactamente lo contrario.
7) depende del "coeficiente de aceleración". También es un factor interesante y estrechamente relacionado, pero esto complicará toda la discusión, ya que diferentes aleaciones, como SACS y SN - pb, tienen diferentes coeficientes de aceleración. Por lo tanto, la fiabilidad de la interconexión de soldadura sin plomo de PCB depende de muchos factores.
