透過測試確認無鉛連接器焊點可靠性

由2006年7月1日歐盟RoHS指令開始生效，電子產業的OEM廠商和合約製造商都已經開足馬力，加速用無鉛

鍍錫和無鉛焊料代替電子元件上的接腳鉛錫拋光和焊接所用的有鉛焊料。

在所有可能的方案中，電鍍純錫被選作為連接器無鉛拋光的處理方案。電鍍純錫的優點包括成本低，與現有電

鍍製程和設備相容，鍍層厚度可控因而應用方便、耐蝕性好，以及無需對接腳端和連接器進行重新設計。儘管電鍍

純錫在連接器產品上已經可靠地使用了25年以上，但利用無鉛焊接製程將無鉛鍍錫的連接器固定在PCB上時，焊點的

可靠性究竟如何？關於這方面，還需要進行更深入的研究。

在討論的無鉛焊點的可靠性研究中，我們在用於SMT和過孔(TH)製程的連接器上，使用了帶鎳擴散屏柵的純錫亮

光鍍錫及啞光鍍錫兩種方法。為了保證向後相容和無鉛研究，在SMT和TH製程中的無鉛鍍錫元件上，分別使用了易

溶的鉛錫焊料和SAC405(Sn-4Ag-0.5Cu)無鉛焊料。

為了比較，研究中也觀察了傳統鉛錫拋光與易溶鉛錫焊料焊接的SMT和TH

焊點。圖1為該研究採用的測試工具。可看出不同尺寸、間距和接腳數量的連接元件

透過匹配電纜裝置和子卡安裝到PCB上。在電子製造廠中，利用傳統的易溶鉛錫和

鉛SAC405焊料的恒溫焊接爐，透過SMT和波峰焊製程將這些連接器焊接到PCB上。

透過目測，對測試板上的所有焊點進行了檢查。整體而言，檢查發現絕大部份焊

點都正常，但有些焊點處能找到細微的缺陷 (例如出現焊接空隙、雜散小錫球以及錫量過少)。但這些小缺陷應該不

會影響可靠性測試的結果，而且進一步全面最佳化SMT和波峰焊接製程之後，應該能夠得以糾正。透過對測試板上的

焊點進行橫切可以發現，SAC405焊料與易溶鉛錫焊料對無鉛拋光與含鉛拋光的SMT與TH元件的接腳浸潤都很好。

LLCR可靠性測試

按照EIA 364-23A/IEC 6501 2-2-1規格，將低電平電路電阻(LLCR)測試作為一個電氣穩定性的可靠性指標，以檢

查焊點是否受各種加速測試條件的影響而退化。在將TH和SMT連接元件的測試板送去進行各種加速測試條件下的

LLCR可靠性測試之前，匹配電纜插接組件和配接子卡都必須連接好並固定牢靠。

進行LLCR測試的加速測試包括：(1)乾燥高溫試驗(溫度為85℃，乾燥加熱，500小時)；(2)濕度高溫試驗(溫度為

85℃，R.H.濕度為85%，500小時)；(3)溫度循環衝擊試驗(溫度在15分鐘內從-40℃上升到85℃，保持15分鐘，循環測

試1,000次)；(4)衝擊和振動試驗(所依據的機械衝擊標準為EIA 364-27，而隨機振動標準為EIA 364-28)。在進行衝擊和

振動試驗時，透過對測試板上的所有焊點的電連續性進行連續監測，並未發現任何斷接。

所有LLCR加速測試的結果都顯示，並未出現由於亮光和啞光純錫鍍層與易溶鉛錫焊料或SAC焊料構成的連接

元件焊點退化所造成的電阻數據錯誤。同時，意料之中的是，在使用易溶鉛錫焊料焊接的傳統鍍鉛錫元件焊點上也

未發現由於焊點退化而造成的LLCR電阻錯誤。從測試結果可以得出如下結論：即根據各種加速測試條件下的產品規

格，該研究中的所有含鉛或無鉛焊點都通過了LLCR可靠性測試。