無鉛焊膏的檢測評估摘要
進行無鉛焊膏評估時，為了能夠進行統計分析，需要先定義以下內容：
1、 定義需要評估工藝的各部分內容：評估范圍越小、越簡單，結果就越容易進行表征和測量。最好是進行多次小試驗，而不是進行涉及許多變量的大試驗。
2、 定義需要評估的因子：在鋼網印刷工藝，不同的無鉛焊膏就是一個因子，其它因子包括不同的印刷速度、印刷間隔時間等。
3、 定義響應變量：我們必須了解哪些工藝特性對某一工藝有著至關重要的作用。這些變量應該進行測量。
一旦收集到試驗結果，就可以進行統計分析了。進行無鉛焊膏的比較的規則就是：最好焊膏的工藝精確度（結果一致性最好）和準確度最好（與目標值結果接近）。
無鉛焊膏的檢測評估簡介
隨著2006年7月1日實施無鉛的時間限的日益臨近，許多電子制造商都開始啟動無鉛工藝切換的相關工作，無鉛切換涉及的兩個最大材料問題就是焊膏和元器件。本文將提供評估無鉛焊膏的實戰建議，以確保所選擇的焊膏與目前錫鉛焊膏相比，其組裝直通率相當或更好。
統計考慮
因為人們通常認為無鉛工藝更難以控制（由于無鉛印刷和回流存在更多的限制），所以在無鉛焊膏評估時使用統計方法非常必要，沒有正確的統計方法，就難以對不同待評估焊膏的性能進行準確地評價和排序。
用戶可以使用統計方法對變量進行充分表征分析，在每個工藝過程中都存在變量，但目標結果的變量越多，運作效率就越低。統計可以反映常規因子變量和特殊因子變量的區別，其中常規因子變量是可控并可預期的，特殊因子變量是不可控并不可預期的。在SMT工藝中缺陷產生的原因通常是特殊因子變量。
進行無鉛焊膏評估時，為了能夠進行統計分析，需要先定義以下內容：
1、 定義需要評估工藝的各部分內容：評估范圍越小、越簡單，結果就越容易進行表征和測量。最好是進行多次小試驗，而不是進行涉及許多變量的大試驗。下面將會介紹評估不同無鉛焊膏印刷性能的一個例子。
2、 定義需要評估的因子：在鋼網印刷工藝，不同的無鉛焊膏就是一個因子，其它因子包括不同的印刷速度、印刷間隔時間等。
3、 定義響應變量：我們必須了解哪些工藝特性對某一工藝有著至關重要的作用。這些變量應該進行測量。以鋼網印刷工藝為例，印刷體積被研究得最多，同時也是最重要的響應變量。
一旦收集到試驗結果，就可以進行統計分析了。進行無鉛焊膏的比較的規則就是：最好焊膏的工藝精確度最好（結果一致性最好）和準確度最好（與目標值結果接近）。
錫條合金選擇
在啟動無鉛焊膏評估之前，首要的工作就是為表面組裝工藝選擇最合適的合金，由于錫銀銅（SAC）系列合金具有較好的性能，同時其與鉛的內在兼容性好（含Bi合金與鉛不兼容），所以業界普遍認為SAC是最好的無鉛合金。然而，SAC系列合金目前有許多配方種類，其中銀含量為3~4%，銅含量為0.5~1%的SAC合金是近共晶合金，其熔點范圍是217~218℃。在該合金配方范圍內的SAC合金還是存在一些性能區別，尤其是空洞和墓碑的情況。
根據Indium公司的研究成果，最主流的兩種合金的各自優缺點如下：
1、 SAC387（95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu）－潤濕性最好，SAC合金中產生的空洞最少。
2、 SAC308（96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu）－墓碑最少，銀含量減少使之可適用于波峰焊（許多制造商希望SMT和波峰焊用同一種合金，以簡化返修工藝）。
所以基于所使用的制造工藝進行合金選擇是非常重要的。
焊膏第一次篩選
單板組裝工廠一般都沒有時間來進行這種評估，因為市場上有幾十種無鉛焊膏，所以有必要在進行深入的實際評估之前減少評估范圍。采用以下排除規則：
1、 焊膏批次一致性：大多焊膏制造商會為潛在客戶提供某種焊膏的多個批次（5~10批）的特別質量報告。對于無鉛焊膏，最重要的考察參數是焊膏的粘度、焊膏金屬含量、粉末的鉛污染情況、金屬粉末顆粒尺寸分布情況。必須了解這些焊膏參數實際值和供應商所提供的規格范圍情況。因為材料的實際評估一般只會對每個供應商的一個批次進行，所以必須要確信每個供應商是否有能力保證一致性，同時有質量測量手段確保可靠的焊膏供應。圖1和圖2列出了焊膏供應商應有能力提供的數據格式。
2、 焊膏可靠性：最終所選的無鉛焊膏用在單板上必須具有長期可靠性。最低要求是：所有的無鉛焊膏必須符合IPC/J-STD-004的SIR標準和Telcordia(Bellcore) GR-78的電遷移要求。
3、 供應商技術支持與服務：因為無鉛工藝切換不可能沒有問題，所以所選擇的焊膏供應商必須有足夠的支持力量，以確保問題能夠得到快速定位并解決。另外技術支持能力強的材料供應商可以協助解決你的工藝問題，即使這些問題不是與焊膏相關的。
應該注意價格不應作為預評估的規則之一。當調查焊膏成本時，通常會發現其不到整個單板成本的0.1%。不同焊膏的常規價格差異，與高品質焊膏帶來的直通率提升和可靠性改善的成本相比，基本可以忽略不計。只有在焊膏品質相當的情況下，焊膏價格才會成為決定性考慮因素。
一旦所評估的焊膏通過初次篩選后只剩下五種以下（應有一種是目前使用的錫鉛焊膏），就可以開始制定試驗計劃，以有效地區分不同材料之間的性能差別，然后啟動焊膏的評估。下文將重點介紹焊膏的重要參數和實際評估方法，這些評估可以大多數組裝線都能進行，而不需要專門的設備。
無鉛焊錫絲印刷
有研究表明：所有SMT相關缺陷中，有50~70%是與印刷工藝相關的。因為無鉛焊膏中助焊劑體系與錫鉛的相比有著很大區別，所以預先不知無鉛焊膏印刷的效果是否與錫鉛焊膏相同。因此，不論制定什么評估計劃，都應重要評估以下焊膏參數：
1、 焊膏鋼網壽命：任何焊膏開始放在鋼網上必須印刷良好，同樣的，焊膏在鋼網上已經有幾個小時也要印刷良好。隨著時間的延遲，當材料暴露在空氣中，焊膏粘度會逐漸增加，這主要是由于焊膏中溶劑的揮發。隨著溶劑的揮發，焊膏的粘度會快速增加，然后開始下降。基于此，測量焊膏粘度隨時間的變化將得到實際鋼網壽命情況，如圖3所示。如果焊膏的鋼網壽命較短，那就需要對印刷參數進行頻繁調整，以保證印刷效果。
2、 焊膏“暫停響應”性能：在通常制造環境中，設備需要維修或貼片機需要停機喂料，會有最少1小時的停機時間，這時要求無鉛焊膏性能不能下降。焊膏適應這種停機時間并保證停機后再印刷良好的這種能力，被定義為“暫停響應”性能。圖4比較了不同焊膏的印刷體積，同時它們有各自可接受“暫停響應”性能，圖中清楚地反映了3號焊膏（黃顏色線表示）在啟動和停機后的印刷體積不足。
3、 焊膏防“剪切力變小”性能：無鉛焊膏必須具備大批量制造能力。焊膏在設計時就保證了焊膏的印刷時具有“剪切力變小”（粘度降低）特性，這一特性保證了焊膏更好地填充鋼網開口，印刷行程結束時，焊膏的粘度會回復到原有值，在下次印刷形成過程中，粘度會再次降低。在連續印刷時，有些焊膏的粘度在印刷行程間不能恢復，這就意味著：隨著時間的過去，焊膏粘度將持續下降，最終可能導致在細間距印刷產生坍塌和連錫。
