7．2．4 在混装工艺时的温度循环试验评价
装有SOP、QFP、片式阻容件等的两面基板，采用回流、波峰混载工艺进行温度循环试验时，使用的循环温度有二种：—55—125℃、—40—85℃o焊料有三种：Sn—3Ag—0．7Cu、Sn—3Ag—5Bi—0．7Cu、Sn—2．8Ag—15Bio试验结果，在—55—125cC，经2000次循环，使用Sn—3Ag—o．7Cu高温系焊料未发生断线不良，但焊接中的回流温度太高、部分元件存在耐热性问题，对推广使用受到限止。使用Sn—3Ag—5Bi—0．7Cu中温系焊料，焊接接点在750次循环后发生断线不良，可判定为具中等可靠程度，面对常规
电子产品的可靠性等级，可推广使用。Sn—2．8Ag—15Bi的低温系焊料组装的SOP、QFP在．200次循环后产生断线(循环条件：—55—125℃也就是说，在这个条件下可靠性难以保证，对低温焊料采用超过97℃的加速试验条件是不合适的，改用—40—85℃条件重新评价，经2000．次循环后没有断线发生。
含Bi的低温系焊料，因Sn—Pb—Bi低温相(97℃)原因，在高温下强度降低将影响可靠性，与镀层含Pb的元件组装时，试验的评价条件应设定在97℃以下。与镀层含Sn的元件组装时，评价的温度可到125℃。Sn—2．8Ag—15Bi焊料与Sn—10Pb镀层的元件组装时，因接合界面强度小可能会发生脱落问趣，特别在混合组装工艺场合，先由
回流焊完成基板A面的接点，在基板B面
波峰焊时，由基板挠曲、元件结构、尺寸等会给接点较大的应力，当这个应力等级超过接合界面强度就会发生元件的脱落。同样，在温度循环试验场合，如对元件接点应力等级会发生元件的脱落。对于表面贴装元件接点的应力等级，如果要求是严格的，可考虑避免采用回流、波峰混装工艺.
在无铅焊料逐步进入普及应用阶段,作为对应PB镀层元件的过渡期,使用SN-AG系无铅焊料,但考虑到元件的耐热性,又不得不选用含BI的中温系无铅焊料,在今后使用的焊接工艺成熟之后,适用的范围会不断扩大.为提高中温系无铅焊料的可靠性,开发相应的温着少的回流焊设备、降低焊料成本、增加无铅焊膏的稳定性等都是在实用化进程中有待解决的。
7.3 Sn—Ag—Bi系(目前使用型)……下电器应用事例
7．3．1 试验方法
无铅焊料的实用化开发，从焊料材料特性面看，作为共晶焊料替代性的是Sn—Ag—Bi系材料。在利用无铅焊料进入产品批量化生产场合，对焊料的使用要求是与共晶焊料特性类同，且不使
电子元件遭受热损伤的低熔点焊料。
Sn—Ag—Bi系焊料在添加3—15mass％程度Bi的基础上，在进入批量化生产之前，有必要对其可靠性，基板内温度偏差，原来片式元件使用的适应性等加以研究。焊料成分和片式元件电极镀层情况见表7．5.
(1)评价方法
对组装工艺的评价，主要是评价无铅焊料的印刷性能，例流动性、脱版性、可焊性包括焊料润湿性、焊料球的发生概率等.
接合部可靠性评价方式：回流焊接后、热冲击试验(—40~(2—85℃各30分钟)从初始接合部状况到500次循环后，测定接合部的接合状态，含引线的抗拉强度、剪切强度测定。并对试件抽样执行SEM、XMA接合部断面状态分析.
(2)评价结果与观察
1．6x0．,8mm
片式电阻接合强度的测定结果，显示了Bi含量少的场合在焊料内部发生破坏，Bi含量多的场合破坏生成在焊料与焊区界面。回流焊接后的接合部组织随Bi量的增加焊料中的Bi逐渐明显，并在焊IX／焊料界面出现Bi的偏析，说明Bi对引线及焊区界面强度有影响。
焊区一侧强度测定状况，破断面可见到金属化合物，Sn—Ag—Bi焊料中勘在15mass％场合，Bi将在焊区／焊料界面析出，在3mass％场合基本上不易发生。无铅焊料与现行片式元件(原有镀层电极)组装后，在经500次循环热冲击试验，其接合部强度没有变化。
0．5间距的0FP(引线镀层：Sn—10Pb)热冲击试验的接合强度变化由。 Sn—Ag—3Bi系合金的特性基本上与Sn—Pb系共昂同等，试验中接合部组织并未发生裂纹。无铅焊料与目前使用的片式元件组装后的热冲击试验对接合强度不会发生问题，经设定的可靠性试验后，未发生接合部焊料的组织变化，这个结果说明Su—Ag—3Bi系无铅焊料在进入批量化基板组装时，没有实用上的问题，可以作为商品化焊料定位。
7．3．2 无铅焊料在回流焊接工艺批量应用评价
(1)评价内容
作为评价基板，对便携式MD组装基板进行了证实评价，回流焊接的温度条件，考虑到基板上的温度分布均匀情况，焊接的峰值温度设定在220℃以上。执行基本的组装工艺评价是批量化生产的基础，在进行接合部可靠性评价时，作为阶段的可靠性基准，应该把通过产品本身的可靠性评价基准当作可靠性评价目标。组装基板状态见。
(2)批量化工艺评价
批量化生产工艺，应该以焊接条件的质量面作为评价中心，考虑到组装元件的耐热程度和热容大小，相同的基板，在使用原来Sn—37Pb共晶焊料焊接时，基板上的温度偏差可以允许在20℃—30℃范围，而使用无铅焊料(Sn—Ag—Bi)进行回流焊接，偏差温度不得大于10—2℃。
利用Sn—Ag—Bi系无铅焊料的焊接，基板上的元件配置必须匹配，以保证元件焊接时的耐热性，焊接温度在基板上的偏差控制在10℃以内，焊接温度曲线见。按公司MD生产线的运转情况，其产量也达到了40000台／月。
第三，在开发对应无铅焊料的回流焊装置时，针对回流区域内温度容易上升的元件，可通过新的炉体结构来抑制加热，得到使整体基板能均匀加热的回流焊装置。
从生产设备制造方面来保证焊接中的接合温度有一定的宽余性，这是不可缺少的因素，对上述三种方法，作为无铅焊料应用时应该考虑到接合强度的平衡性，尽量使用低熔点焊料进行组装。
