焊接工艺技术--无铅焊接的脆弱性

在产品使用过程中，这可能会因最大负荷等因素而出现问题。广泛的研究表明，在回流过程中溶入于 Sn-Pb 焊料的金，竟会在以后的老化过程中逐渐返回镍表面，并导致该表面的Ni3Sn4金属间化合物上积聚一层 (Ni, Au) Sn4。如此产生的界面，其机械强度是不稳定的，而且随 (Ni, Au) Sn4 厚度的增加而继续减小。多项迹象表明，在Sn-Ag-Cu焊接所需要的较高回流温度下，镍溶解度的增加可能有助于稳定焊点中Ni-Au-Sn三元沉淀物的金，但是为了量化对不同参数的影响，也许需要进一步研究。Qualcomm 最近公布的跌落测试 (drop testing) 观察中，发现Ni/Au镀层上的Sn-Ag-Cu CSP焊点在''时间零点''断裂，此问题曾通过降低回流温度和缩短回流时间得以缓解或消除。
　　这些报告的作者把脆性断裂归咎为Ni3Sn4与 (Cu, Ni)6Sn5敷层不匹配 [20]，但根据另一些试验显示，在 (Ni, Cu)3Sn4表面上涂镀一层厚度相同的 (Cu, Ni)6Sn5 通常看来是稳定的。
　　尽管如此，这个现象似乎与已经非常确实的金相关问题不一様。
　　总结
　　在过渡至无铅焊接工艺时，电子工业看来面对着极大的焊点脆断风险，而且所有常用的焊盘表面镀膜均无一幸免。
　　在 ENIG 焊盘上引起金属间化合物结构脆变的''黑盘''效应和老化过程，似乎对 Sn-Ag-Cu 焊接比 Sn-Pb 焊接更为关键。无铅焊接以避免或减少另一个与Ni/Au电镀敷层中Au厚度增大有关的脆化过程。然而，用Sn-Ag-Cu焊接镍焊盘经常导致Ni3Sn4 层上积聚 (Cu, Ni)6Sn5 。如此形成的一些结构在用 Sn-Ag-Cu 焊接合金进行装配之后会立即脆断，而且在某些情况下即使采用 Sn-Pb 焊料，(Cu, Ni)6Sn5 结构老化也会导致难以克服的空洞和多孔缺陷。
　　大范围的Kirkendall空洞往往可以在正常老化过程之后弱化Cu焊盘上的Sn-Ag-Cu焊点，而且甚至在没有老化的条件下也发现了一种表面上独立的脆化机理，当然这种脆变继续随着老化而趋于恶化。
　　初步结果提示了脆化与电镀批次的相关性，但是预计材料 (如焊料、助焊剂、焊膏、焊盘敷层、电镀参数) 和工艺参数 (如回流曲线和环境、焊料与焊盘氧化和污染、焊盘结构、焊膏量) 等因素也很重要。
　　总括来说，大多数脆化机理的可变性确实带来了希望，至少有一些脆化过程也许是可以避免或控制的。