|
Paul Reid at PWB Interconnect Solutions Inc 撰写
台湾AQI得迈斯仪器提供
摘要：无铅的影响力在PWB设计、制造及组装过程中日趋重要，过去可被接受的PCB板(通过最低标准)，现在大多无法符合RoHS条件需求。无铅热历程让无铅制程中可接受之弹性空间缩减。统计分析现在指出关于无铅组装制程及重工程序将会使以前所认知好的电路板的有效测试周期降低65%。此篇文章主要是探讨无铅制程对PWB产品信赖度的影响，以及提供一些信赖度测试的方向。
在过去两年中，PWB的无铅制程已有稳定变化，无铅影响力在PWB设计、制造及组装过程中日趋重要。有越来越多的高密度互连应力产品，多是用一般易取得的材料制造，HDI产品逐渐增加，组装时常用的材料现在已经经由热循环测试来评估其信赖性，接着使材料通过多次高温无铅制程及重工的测试。
高温热处理的试片故障分析，已具备了模拟无铅组装及重工的环境条件，并证实了在传统分析上的从中间的孔璧断裂转移至拐角断裂。其改变中已有效为显着之处，特别是在影响互连接点信赖性结果的参数，都已被注意。转变的过渡时期从原本只专注在铜质量上，进而可以从铜质量及物料坚固性，做平衡性的影响。某些物料显然无法抵抗超过3~4次以上，暴露在RoHS条件下的高温环境中(245°C to 260°C)。
无铅过程中，值得注意的是，它增加了各参数对测试结果的影响力，如材料分层(包含附着力及黏着性)、分解、降低及悍垫凹洞等，已成为常见的情形。大面积的Chiparrays，尤其是0.8mm及更小的间距设计。现在发现与材料的问题息息相关。
无铅制程组装及重工，已减少部份过程所需的步骤。过去可被接受的PCB板(通过最低标准)，现在大多无法符合RoHS条件需求。无铅热历程让无铅制程中可接受之弹性空间缩减。统计分析现在指出关于无铅组装制程及重工程序将会使以前所认知好的电路板的有效测试周期降低65%。此篇文章主要是探讨无铅制程对PWB产品信赖度的影响，以及提供一些信赖度测试的方向。
产品是高阶多层板并且有高综衡比的导通孔，或低阶多层板及低纵横比但是有高密度的组件组件情形。要求高温260°的组装制程，比245°C的组装制程，是更容易有信赖度降低的问题。了解到无铅对信赖度测试结果有其影响，将努力朝着探讨影响测试结果的因素为何。
典型的信赖度测试，表现在典型试片且相同属性材料上，例如最小孔的孔径及间距，亦或是某种型态的互连应力测试。这些试片主要被应用在测试热循环上，同时不连续线路对变化的抵抗力也会被监控。线路电阻，若是超出标准10%时，是判别失败。信赖度测试一般都会持续进行到50%的试片失败为止。健全的电路可以让测试维持到最后，大约500到1000次的热循环。好的试片对耐热测试的抗力可以稳定而缓慢的增加。相对的，较差的试片将会加速对耐热测试的抗力性，大约在十次的耐热测试后，试片就已毁损。
图一显示四个试片的毁损加速情形; 有三个试片失败(A, B C)、其中一个健全(D)。深蓝色线表示试片A，证明的测试在短时间内就已毁损。红色线表示试片B，代表了缓慢的耐热测试失败曲线。绿色线试片C，代表了经过长时间做热耐力测试后，稳定降低抗力最后失败的曲线。浅蓝色线试片Ｄ，是唯一通过1000次热循环测试而还是健全的试片，而其热抗力在完成测试后只有增加了3%。无铅制程的标准提高也加速耐热测试的失败率，对于质量不稳定试片，此种状况特是显着。
试片经过锡铅组装制程及重工时的温度仿真在6*230°C，故障分析后发现主要的失效模式为金属疲乏后的孔璧破裂问题。破裂痕将在铜晶体之间形成且有一个角度，用无铅热历程模拟组装及重工(6*260°C)，该失效位置将变成在导通孔的拐角位置及类似金属疲乏所造成的破裂问题。金属疲乏破裂在导通孔的拐角地方将呈现加速的劣化速率。
|
