(高清版)GBT 41275.2-2022 航空電子過(guò)程管理 含無(wú)鉛焊料航空航天及國(guó)防電子系統(tǒng) 第2部分：減少錫有害影響

含無(wú)鉛焊料航空航天及國(guó)防電子系統(tǒng)第2部分：減少錫有害影響containinglead-freesolder—Part2:Mitigationofdeleteriouseffectsoftin(IEC/TS62647-2:2012,MOD)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)航空電子過(guò)程管理含無(wú)鉛焊料航空航天及國(guó)防電子系統(tǒng)第2部分：減少錫有害影響中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行開本880×12301/16印張4字?jǐn)?shù)123千字2022年3月第一版2022年3月第一次印刷關(guān)如有印裝差錯(cuò)由本社發(fā)行中心調(diào)換版權(quán)專有侵權(quán)必究IGB/T41275.2—2022 Ⅲ 1 1 1 1 4 5 5 54.1.2自制件控制等級(jí) 64.1.3COTS控制等級(jí) 64.1.4其他控制等級(jí)選擇信息 6 64.2.11級(jí)控制要求 6 74.2.32B級(jí)控制要求 7 8 94.2.6緩解焊點(diǎn)錫須風(fēng)險(xiǎn)的要求 4.3實(shí)施方法 4.3.1向低控制等級(jí)的供應(yīng)商下達(dá)要求(適用于2B級(jí)控制要求、2C級(jí)控制要求和3級(jí)控制要求) 4.3.2檢測(cè)和控制無(wú)鉛錫鍍層的引入 4.3.3樣本監(jiān)測(cè)計(jì)劃(適用于2B級(jí)和2C級(jí)控制) 4.3.4批次監(jiān)測(cè)要求(適用于3級(jí)控制) 4.4減少無(wú)鉛錫影響的方法(適用于2B級(jí)和2C級(jí)控制) 4.4.2硬灌封和包封 4.5零件選擇過(guò)程 ⅡGB/T41275.2—20224.6.3其他風(fēng)險(xiǎn)分析問(wèn)題 附錄A(資料性)控制等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和環(huán)節(jié)評(píng)估指南 附錄B(資料性)檢測(cè)方法、緩解方法和限制錫有害影響方法的技術(shù)指南 20附錄C(資料性)錫須檢測(cè) 附錄D(資料性)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南 附錄E(資料性)從焊角和焊錫塊材生長(zhǎng)的錫須 40 附錄G(資料性)本文件與IEC/TS62647-2:2012技術(shù)差異及其原因 Ⅲ 3個(gè)部分構(gòu)成。11范圍本文件適用于航空航天、國(guó)防和高性能電子應(yīng)用領(lǐng)域，其他高性能和高可靠性電子行業(yè)可參考IPC-CC-830印制板組裝件用電絕緣復(fù)合材料的鑒定與性能(Qualificationandperformanceofelectricalinsulatingcompoundsforprintedwiringassemblies)IPCJ-STD-001焊接的電氣和電子組件要求(Requirementsforsolderedelectricalandelectro2(X-射線)能譜法energydispersive(X-ray)spectroscopy;EDS電子產(chǎn)品中含鉛量(重量計(jì))低于0.1%的狀態(tài)。3減少mitigation純錫或任何鉛(Pb)含量(重量計(jì))低于3%的錫合金。4COTS:貨架產(chǎn)品(commercialofftheshelf)EDX:X射線能譜法(energy-dispersiveX-rayspectrosFMEA:失效模式及后果分析(failuremodeeffectsanalysis)FOD:異物損傷(foreignobjectdIMC:金屬間化合物(intermetalliccomiNEMI:國(guó)際電子生產(chǎn)商聯(lián)盟(internationalElectronicsManJEDEC:電子工程設(shè)計(jì)發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(huì)(jointElectronDeviceOEM:原始設(shè)備制造商(originalequipment5REE:稀土元素(rareearthe 控制方法與應(yīng)用范圍1級(jí)可以接受處于1級(jí)控制要求的錫須風(fēng)險(xiǎn)。要求主要對(duì)不在外場(chǎng)使用的開發(fā)模型2級(jí)可以接受處于2級(jí)控制要求的無(wú)鉛錫。錫須風(fēng)險(xiǎn)主要通過(guò)結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)則、緩解管理。2級(jí)控制要求下的子級(jí)控制決定了對(duì)各個(gè)策略的控制方法。如果在控制文件中僅含2級(jí)控制要在2A級(jí)控制下，錫須風(fēng)險(xiǎn)主要通過(guò)錫須風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)收管理，較依賴于設(shè)計(jì)規(guī)則的使用。要用于具有較低危害性的應(yīng)用。錫可在特別限制之外的所有應(yīng)用中使用2B級(jí)在2B級(jí)控制下，錫須風(fēng)險(xiǎn)主要通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則管理，較依賴于錫規(guī)避措施。設(shè)計(jì)此控關(guān)鍵電路板或單元，或失效后果從中度到重度不等的各系統(tǒng)中使用的6表1不同控制等級(jí)的控制方法與應(yīng)用范圍(續(xù))控制方法與應(yīng)用范圍2C級(jí)在2C級(jí)控制下，錫須風(fēng)險(xiǎn)主要通過(guò)錫規(guī)避措施管理，在特殊情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則管級(jí)主要用于失效后果從中度到重度不等的各系統(tǒng)中使用3級(jí)錫須控制通過(guò)錫規(guī)避措施嚴(yán)格管理。此控制等級(jí)用于不能接受失除非顧客要求，組裝件類COTS和系統(tǒng)類COTS一般不在2C附錄A提供了選擇控制等級(jí)的額外指導(dǎo)。78 如果存在族系范圍外的其他無(wú)鉛錫使用情況，則需涵蓋為確定錫 9 4.2.53級(jí)控制要求GB/T41275.2—20224.3.3樣本監(jiān)測(cè)計(jì)劃(適用于2B級(jí)和2C級(jí)控制)零件類COTS在材料鑒定測(cè)試中可采用更大的可使用XRF(可參照J(rèn)ESD213)或EDS(可參照MIL-STD-1580,B版)進(jìn)行檢測(cè)，也可使用經(jīng)顧客批4.3.4批次監(jiān)測(cè)要求(適用于3級(jí)控制)量計(jì)，含鉛量最低為3%)的產(chǎn)品。記錄批次一致性要求，以確認(rèn)監(jiān)測(cè)計(jì)劃是否合適。零件類COTS在4.4減少無(wú)鉛錫影響的方法(適用于2B級(jí)和2C級(jí)控制)填料的類型。灌封和包封的成型過(guò)程不應(yīng)產(chǎn)生會(huì)降低錫須包封有覆形涂層應(yīng)至少滿足IPC-CC-830和IPCJ-STD-001c)在溫濕度環(huán)境惡化的情況下，覆若根據(jù)ANSI/GEIA-STD-0006或等效標(biāo)準(zhǔn)的要求，器件上的所有無(wú)鉛錫鍍層已通過(guò)重鍍或浸焊——選用JESD213的XRF、MIL-STD-1580:2010(B版)的注釋2的SEM,EDS方法評(píng)估錫或錫合金鍍層和焊接區(qū)域的鉛含量是否大于3%;c)錫須自由生長(zhǎng)和形成FOD的風(fēng)險(xiǎn)小于錫須對(duì)相鄰表面短路的風(fēng)險(xiǎn)。宜對(duì)光學(xué)或機(jī)電要求的也宜進(jìn)行FOD風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。d)如證明符合4.4.5的SnPb焊接工藝或符合4.4.4的覆形涂層能夠始終覆蓋某些鍍錫區(qū)域，則 錫銀鍍層(含銀量1.5%～4%),特別是熱浸時(shí)； 錫鉍鍍層(含鉍量2%～4%); 鉛錫鍍層(含鉛量至少1%); 成功通過(guò)2級(jí)控制的JESD201測(cè)試。 采取的緩解措施(一般記錄組裝件和系統(tǒng)的2B級(jí)控制要求，零件的2C級(jí)控制要求)GB/T41275.2—2022A.1概述控制等級(jí)1不會(huì)出現(xiàn)在決策樹上。它通常適用于非現(xiàn)場(chǎng)硬件，如工程模型，或不受錫須影響的否否是是否是否否否是否否是是是是是是否否否否圖A.2決策樹子樹1是是是是否否否否圖A.3決策樹子樹2GB/T41275.2—2022該單元是否為失效會(huì)導(dǎo)致任務(wù)失敗的關(guān)鍵單元或有限冗余單元?如果是，那么假設(shè)局部異常會(huì)影任務(wù)是否包括存儲(chǔ)和短期停機(jī)(<5年)?或者是否計(jì)劃經(jīng)常更換單元或?qū)ζ溥M(jìn)行全面維護(hù)(<5年)?如果是，可以將產(chǎn)品視作需要經(jīng)常維修的產(chǎn)品。故障排除和維修是你正常操作計(jì)劃的一部分嗎?間歇性異常被定期進(jìn)行故障排查嗎?單元有多經(jīng)常和多徹底地被檢查問(wèn)題(至少每年一次)?性能有在一個(gè)固定周期進(jìn)行測(cè)試或證實(shí)嗎?單元或系統(tǒng)只是在使用前進(jìn)行測(cè)試嗎?問(wèn)題能被及時(shí)維修嗎?表A.1控制等級(jí)匯總表檢測(cè)和控制說(shuō)明效果分析和記錄2A級(jí)控制使用無(wú)鉛錫時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)則無(wú)應(yīng)記錄所有標(biāo)準(zhǔn)緩解慣例應(yīng)具有有助于使用較低風(fēng)險(xiǎn)零件的零分析流程中產(chǎn)生2A級(jí)控制產(chǎn)品的原因2B級(jí)控制錫的零件族系表記錄在案。部件和應(yīng)用使其記錄在案。礎(chǔ)上提出監(jiān)測(cè)材料的計(jì)劃硬灌封或包封；●物理屏障；●表明錫須短路或FOD影響較小的電路設(shè)計(jì)和分析；●表明對(duì)錫須短路或FOD敏感的部位間隙至少為1cm的電路設(shè)計(jì)和分析；涂漆前有效涂覆面積和間隙大于或等于150μm的聚對(duì)二甲苯覆形涂層；形涂層；●經(jīng)確認(rèn)可進(jìn)行完整涂覆的SnPb焊接工藝；●顧客認(rèn)可的緩解措施或緩解措施組合應(yīng)具有有助于使用較低風(fēng)險(xiǎn)零件的零件選擇流程。應(yīng)記錄視為首選的零件●控制經(jīng)銷商使用和引入無(wú)鉛錫的方法；●對(duì)產(chǎn)品中含有無(wú)鉛錫鍍層的各族系零件或應(yīng)用采取的緩解措施；●為確定錫須生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)4.6對(duì)使用無(wú)或分析；系范圍外各零件或應(yīng)用采取的緩解措施；●如果存在族系范圍外的其他無(wú)鉛錫使用情況，則需涵蓋為確定錫須生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)4.6對(duì)各零件或應(yīng)用進(jìn)行的試驗(yàn)或分析；●表明各過(guò)程受控的驗(yàn)證方法，包括檢驗(yàn)和2C級(jí)控制使用無(wú)鉛錫。應(yīng)記錄無(wú)鉛錫的個(gè)別用例并實(shí)施緩解措施，得到顧客或顧客代表的批準(zhǔn)應(yīng)對(duì)此計(jì)劃達(dá)成一致●硬灌封或包封；●物理屏障；●表明錫須短路或FOD影響較小的電路設(shè)計(jì)和分析；●經(jīng)確認(rèn)可進(jìn)行完整涂覆的SnPb焊接工藝；●涂漆前有效涂覆面積和間隙大于或等于150pm的聚對(duì)二甲苯覆形涂層；●經(jīng)確認(rèn)的涂覆面積和間隙大于500pm的覆形涂層；●顧客認(rèn)可的緩解措施組合應(yīng)具有有助于使用較低風(fēng)險(xiǎn)零件的零件選擇流程。應(yīng)記錄視為首選的零件●對(duì)產(chǎn)品中含有無(wú)鉛錫鍍層的各零件或應(yīng)用采取的緩解措施；●為確定錫須生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)4.6對(duì)使用無(wú)●按顧客請(qǐng)求或要求，向其提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和GB/T41275.2—2022(資料性)B.1概述防止相鄰導(dǎo)線錫須短路最有效的方法可能是在它們之間搭建絕緣的物理屏障。放置非導(dǎo)電墊圈、已發(fā)表的關(guān)于覆形涂層材料的物理和機(jī)械屬性的文獻(xiàn)少之又少。電子工業(yè)主要利用覆形涂層材為錫須相對(duì)于覆形涂層表面偏折或彎曲的研究部分臨界應(yīng)力剛度常數(shù)表B.1覆形涂層材料的物理屬性(續(xù))臨界應(yīng)力剛度常數(shù) 注：具體內(nèi)容見參考文獻(xiàn)[6]、[7]、[8]、[9]、[10]和[14],以上型號(hào)涂層僅供參表B.2覆形涂層的物理屬性(多種覆形涂層)涂層A(聚氨酯丙烯酸酯)(硅樹脂)酸塑料)涂層D(聚氨酯丙烯酸酯)涂層E(聚氨酯丙烯酸酯)聚對(duì)二甲苯C楊氏模量/(N/cm2)拉伸強(qiáng)度/(N/cm2)5邵爾D80邵爾D70洛氏R80(約為邵爾D75)25℃下的透氧性[cm3(STP)水蒸氣透過(guò)性(90%RH,37℃)252聚對(duì)二甲苯C聚對(duì)二甲苯D聚對(duì)二甲苯HT丙烯酸塑料(AR)環(huán)氧樹脂(ER)硅樹脂(SR)聚氨酯(UR)楊氏模量/(N/cm2)拉伸強(qiáng)度/(N/cm2)介電強(qiáng)度V/mil密度/(g/cm2)吸水率(%24h后)(邵爾)(邵爾)透氣性(25℃)水蒸氣透過(guò)率(WVTR)注：1ppm=0.0001%。層并非人氣之選，因?yàn)樵摴に嚨馁M(fèi)用較高，而且涂層之后難以對(duì)電路板進(jìn)行維修和返工。聚氨酯是——MIL-I-46058C:電氣絕緣化合物(用于涂覆電路組裝件);目前正在研究一些新的涂覆工藝，例如原子層沉積用SnPb焊料對(duì)焊端進(jìn)行熱浸錫鍍層處理能溶解錫鍍層并用SnPb合金替換，能基本上消除錫須的可能導(dǎo)致可靠性問(wèn)題。ANSI/GEIA-STD-0006是確認(rèn)無(wú)鉛錫鍍層被替換以及零件未因該工藝而損壞風(fēng)險(xiǎn)。在不能進(jìn)行熱浸錫層器件內(nèi)的無(wú)鉛錫上還會(huì)有滋生錫須的風(fēng)險(xiǎn)。這些情況宜按正文描述的一些制造商可能愿意剝離成品中的無(wú)鉛錫鍍層并使用SnPb或鎳等合適的可替代電鍍材料進(jìn)行重除了錫須的風(fēng)險(xiǎn)。將SnPb焊接工藝用作錫須緩解措施的優(yōu)勢(shì)在于能性短路。這個(gè)問(wèn)題的相關(guān)數(shù)據(jù)似乎少之又少。大多數(shù)報(bào)告似乎均表明僅5mA或10mA的電流可使可能僅在特殊情況下才需要FOD分析，因?yàn)殄a須一般不容易破裂。錫須的晶體結(jié)構(gòu)使得其在軸對(duì)于2B級(jí)控制，分析結(jié)果顯示與無(wú)鉛錫(錫起點(diǎn))的間隙至少為1cm的區(qū)域?qū)﹀a須具有敏感性。B.6間距規(guī)定分布在約0.25至約1范圍內(nèi)的形狀參數(shù))。幾乎每種情況下，分布中90%小于0.5mm,99%小于1mm。有文獻(xiàn)表明在500d后盡管這些研究并不能代表15年或20年的實(shí)地操作經(jīng)驗(yàn)，但大多數(shù)生長(zhǎng)模型能顯示出生長(zhǎng)率下降解。這主要根據(jù)上述研究中至少99%的分布為1mm,有裕度允許不斷生長(zhǎng)以及錫須密度和其他變異B.7.2電鍍vs熱浸錫鍍層電錫鍍層通常比熱浸錫鍍層更易于產(chǎn)生錫須。對(duì)電鍍液進(jìn)行過(guò)程控制有助于降低錫須形成的風(fēng)印制線路板應(yīng)用的浸錫表面處理與電子元器件鍍層所用的電銅基板上的薄層鎳宜降低金屬間化合物(IB.7.5SnAg鍍層電子行業(yè)已得出SnBi表面鍍層的重大研究結(jié)果。SnBi行業(yè)的研究重點(diǎn)是電子零件焊接完整性，但已將涉及錫須萌發(fā)/生長(zhǎng)問(wèn)題的次要結(jié)果納入報(bào)告。SnBi表面電鍍層鉍含量的報(bào)告結(jié)果在1%～6%JEITA在55℃和85%RH下對(duì)SnBi(2%)零件的研究時(shí)間達(dá)10000h。最大錫須長(zhǎng)度小于50μmNASADoD電子聯(lián)盟對(duì)具有SnBi表面鍍層的元器件進(jìn)行了測(cè)試，TSOP元器件在4066次-55℃~B.7.7不符合要求的SnPb(1%～3%的Pb)業(yè)界共識(shí)和研究表明，錫/鉛表面鍍層消除了錫須的萌發(fā)和生長(zhǎng)。向錫表面鍍層添加1%～10%的鉛合金這一行業(yè)錫須風(fēng)險(xiǎn)緩解方法主要根據(jù)貝爾實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)50年代進(jìn)行的研究。研究顯示只要向錫鍍層添加1%或2%的鉛就能大大緩解錫須的萌發(fā)。根據(jù)其他極值、合金的冶金性能和一般的電鍍供應(yīng)商可能會(huì)生產(chǎn)出含有(1%～3%)Pb合金的零件，而未按計(jì)劃進(jìn)行電鍍。需要測(cè)試各批次Pb含量且控制等級(jí)為3級(jí)的產(chǎn)品很可能出現(xiàn)這些問(wèn)題。這在經(jīng)共沉積的SnPb滾鍍工藝中很普遍，其中充分混合。對(duì)于3級(jí)控制產(chǎn)品，在Pb含量小于3%的情況下(即使計(jì)劃使用更多的Pb)需要放棄使用雖然錫須增長(zhǎng)機(jī)制仍未知，但行業(yè)供應(yīng)商正在使用許多零件供應(yīng)商介入錫須測(cè)試方法和鍍層鑒定方法的開發(fā)。其中包括JESD22-A121“錫和錫合金品的預(yù)期使用壽命為3年~7年，預(yù)計(jì)如果沒有其他的緩解措施，只有上述使用壽命的產(chǎn)品或在該時(shí)間過(guò)測(cè)試不能減少或量化ADHP系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)試結(jié)果與實(shí)際性能相關(guān)性的數(shù)據(jù)非常有限。報(bào)告顯示有零件通過(guò)JESD201后發(fā)生錫須現(xiàn)場(chǎng)失ADHP團(tuán)體使用JESD201是有爭(zhēng)議的。一些人認(rèn)為使用該測(cè)試方法的供應(yīng)商至少考慮了錫須問(wèn)對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的產(chǎn)品或7年內(nèi)未進(jìn)行徹底檢查的產(chǎn)品，如果分析內(nèi)容包括鑒定或其他測(cè)試數(shù)許多研究小組將霧錫視為風(fēng)險(xiǎn)較低的鍍層。然而，亮錫和霧錫的定義因經(jīng)銷商而異?；旧蠜]有對(duì)經(jīng)銷商產(chǎn)品是否符合iNEMI或其他規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)證的做法。由于難以分類，所以根據(jù)這些描述性術(shù)語(yǔ)進(jìn)行采購(gòu)很容易被誤導(dǎo)。因此，如果沒有能對(duì)所涉及零件和工藝進(jìn)行實(shí)質(zhì)性支持的數(shù)據(jù)，本文件不宜為定義具有較低風(fēng)險(xiǎn)的鍍層而區(qū)分亮錫和霧錫的風(fēng)險(xiǎn)。2mm的錫須。該研究指出霧錫可能非常有效，特別是與其他緩解措施相結(jié)合的情況下水平，錫可能會(huì)從表面擠出，減輕應(yīng)力并產(chǎn)生錫須。由于合金42和錫間的CTE不匹配，在熱循環(huán)下錫鍍層后的合金42引線框架很容易生長(zhǎng)錫須。元器件進(jìn)行SAC鍍層趨勢(shì)并非重點(diǎn)研究課題，因?yàn)閷?duì)電子行業(yè)來(lái)說(shuō)表面鍍層是一個(gè)相對(duì)較新的電子行業(yè)普遍認(rèn)為SAC表面鍍層不會(huì)引發(fā)錫須并使錫須生長(zhǎng)，主要是因?yàn)檫@些表面鍍層應(yīng)用的是熱浸鍍工藝而非電鍍工藝(見B.7.2)。此外，還提出以下觀點(diǎn)：由于表面鍍層中錫含量總體降低，SAC鍍層的銀含量降低和/或消除錫須生長(zhǎng)的可能性。JCAA和JGPP無(wú)鉛焊接項(xiàng)目采用SAC焊錫合金和SAC焊錫工藝進(jìn)行了一系列惡劣環(huán)境下的熱循環(huán)和機(jī)械試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，未觀察到錫須跡象。SAC鍍層在熱循環(huán)下可能會(huì)出現(xiàn)錫須問(wèn)題，尤其是在覆于合金42的時(shí)候。SAC在環(huán)境條件下性能更強(qiáng)，但觀察到錫須，并且在SAC零件上觀察到的長(zhǎng)度>10μm的錫須數(shù)量比SnPb上的要多。B.8.4錫厚度一些數(shù)據(jù)表明較厚的無(wú)鉛錫鍍層較不易產(chǎn)生錫須和/或在錫須出現(xiàn)之前有較長(zhǎng)的潛伏期。宜沒有鎳或銀鍍層的零件的最小錫厚度為7μm,標(biāo)稱值為10μm,越厚越好。當(dāng)使用鎳或銀鍍層時(shí)，錫的最小(資料性)錫須檢測(cè)雖然JESD22-A121主要用于審查試樣和鑒定測(cè)試結(jié)果，但還提供了檢測(cè)錫須且適用于硬件的第一次對(duì)錫須進(jìn)行的重要檢查宜使用立體顯微鏡(約50X,至少一個(gè)柔性光源)。宜采用如下的檢●多角度虎鉗或萬(wàn)向架；●立體顯微鏡(至少50X);●柔性鵝頸燈。圖C.4涂覆覆形涂層后附著在引線框架的涂層殘留物和灰塵圖C.5通過(guò)光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡進(jìn)行錫須觀察的比較圖C.6顯微鏡觀察的限制圖C.7的a)～f)描述了未涂覆的測(cè)試試樣初步錫須檢測(cè)的過(guò)程。區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3圖C.7未涂覆的測(cè)試試樣初步錫須檢測(cè)區(qū)域1區(qū)域3區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3圖C.7未涂覆的測(cè)試試樣初步錫須檢測(cè)(續(xù))區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3圖C.7未涂覆的測(cè)試試樣初步錫須檢測(cè)(續(xù))區(qū)域1區(qū)城2區(qū)域3圖C.7未涂覆的測(cè)試試樣初步錫須檢測(cè)(續(xù))可能需要使用最小250X放大倍數(shù)的掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)所有長(zhǎng)度和密度進(jìn)行表征分析。(資料性)D.1概述a)絕大多數(shù)報(bào)告的錫須所導(dǎo)致的失效原因是一根導(dǎo)涂層的電路板應(yīng)視為能夠?yàn)殄a須緩解2B級(jí)控制●鍍層類型(純錫或錫合金，電鍍或浸漬);●基板和底鍍層材料；●元器件類型；●無(wú)鉛錫表面的大致面積；●內(nèi)部間隙距離?！癜惭b和處理過(guò)程中的溫度暴露值；●錫須附著在無(wú)鉛錫表面上的間隙距離；●自由浮動(dòng)式錫須的間隙距離；●自由浮動(dòng)式錫須太短時(shí)可用的電流和電壓；●一般情況下，對(duì)單元的FOD的關(guān)注度；●儲(chǔ)存溫度(切記錫須在稍高于室溫的溫度下生長(zhǎng)最好)、濕度、大氣(壓力和腐蝕)和使用現(xiàn)場(chǎng)溫度(切記錫須在稍高于室溫的溫度下生長(zhǎng)最好)、濕度、大氣(壓力和腐蝕)和使用·溫度循環(huán)期望值；●預(yù)期氣流(可能會(huì)破壞錫須);●預(yù)期振動(dòng)(可能會(huì)破壞錫須)。且大多商業(yè)產(chǎn)品的預(yù)期使用壽命均在3年～7年，因此預(yù)期這些測(cè)試的積極成果通常僅適用于那些在對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的產(chǎn)品或7年內(nèi)未進(jìn)行徹底檢查的產(chǎn)品，如果分析內(nèi)容包括鑒定或其他測(cè)試數(shù)利用供應(yīng)商有關(guān)使用錫件硬件的歷史可靠性現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以觀察錫須的風(fēng)險(xiǎn)情況。在這些應(yīng)用中，如果有失效的可能，這些錫件的歷史失效數(shù)據(jù)庫(kù)可能包括一些錫須失效，但其原因可能未被追溯到小電壓為12V,最小電流為0.75A。但當(dāng)電路中的電感和電容能夠?qū)㈦妷汉碗娏魈嵘剿璧闹禃r(shí)，(資料性)在天弘實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試后，在焊腳上形成錫須的示例如圖E.1所示。圖E.1a)和圖E.1b)顯示了在85℃/85%RH下存儲(chǔ)500h,然后在-55℃~85℃的溫度下進(jìn)行1000次空氣循環(huán)后從Sn63Pb37合金焊點(diǎn)生長(zhǎng)的錫須的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。從SnPb焊角的富錫相生長(zhǎng)的錫須最長(zhǎng)不超過(guò)圖E.1在85℃/85%RH下存儲(chǔ)500h,然后在-55℃~85℃下進(jìn)行1000次a)含有離子污染物的Sn-Ag-Cu焊料；E.2.2含有離子污染物的無(wú)鉛焊料中的有文獻(xiàn)報(bào)告了從SAC405焊料生長(zhǎng)長(zhǎng)錫須相關(guān)的第一個(gè)失效。這種錫須是從MOSFET器件的焊腳生長(zhǎng)出來(lái)的(見圖E.2)。該器件具有合金42引線框架和霧錫鍍層，并使用免清洗的SAC405焊膏進(jìn)行組裝。采用送風(fēng)的方式，在65℃和25%RH下對(duì)組裝件進(jìn)行了為期20d的壽命試驗(yàn)。由于兩個(gè)單在存在污染物的SAC焊料上觀察到了錫須的生長(zhǎng)。在60℃和20%RH～30%RH條件下進(jìn)行為鏡(SEM)觀察。詳細(xì)的金相分析顯示，錫須并非如預(yù)期來(lái)自元器件鉛鍍層，而是來(lái)自SAC405或3圖E.3通過(guò)助焊劑殘留物伸出和從無(wú)助焊劑殘留的焊料生長(zhǎng)出來(lái)的錫須和突起(續(xù))得出結(jié)論：來(lái)自無(wú)鉛焊料的錫須形成與腐蝕有關(guān)。腐蝕通過(guò)焊料的枝晶間空間中的共晶區(qū)域傳播，伴隨著焊錫塊材的密集擴(kuò)散，導(dǎo)致焊料中銀和銅的消耗。耗盡的焊料區(qū)域可能會(huì)承受來(lái)自焊料其余部分的擠壓應(yīng)力，這可能導(dǎo)致再結(jié)晶(和可能的動(dòng)力學(xué)再結(jié)晶),并形成突起和錫須。本研究的結(jié)果揭示了原始零件離子污染與錫須生長(zhǎng)傾向之間的關(guān)系。該文獻(xiàn)側(cè)重點(diǎn)雖然不是焊點(diǎn)，但對(duì)離子污染暴露所引起的錫須生長(zhǎng)的可能性進(jìn)行了評(píng)估。用三種不同的氯溶液對(duì)在受力銅基上的電鍍錫樣品進(jìn)行為期72h的測(cè)試，之后進(jìn)行為期4000h的高溫/高濕度(85℃/85%RH)。對(duì)五個(gè)指定位置進(jìn)行了每間隔500h的光學(xué)與掃描電子顯微鏡(SEM)檢查，記錄了所有異常情況，錫須長(zhǎng)度和總體密度。測(cè)試結(jié)果表明，錫須長(zhǎng)度和總體密度均受到離子污染的影響(見圖E.4和圖E.5)。平均錫須長(zhǎng)度累積小時(shí)數(shù)錫須密度錫須密度▲—▲控制值◆半飽和值▲0累積小時(shí)數(shù)在焊接前清洗元器件及組裝后清洗組件以達(dá)到低于可接受等級(jí)10倍的離子污染等級(jí)，在85℃/裝件和被系統(tǒng)污染的零件上形成了長(zhǎng)錫須。即使是僅含有己二酸酯的無(wú)鹵化物ROLo(含有0%重量錫須傾向-元器件和組件污染物錫須傾向-元器件和組件污染物清洗后接收狀態(tài)具有受污染的元器件具有受污染的元器件+組裝后受ROLO助焊劑污染0SOT23SOIC8焊料并利用各種市售助焊劑焊接。在60℃/90%RH和85℃/85%RH的條件下，腐蝕似乎與焊接過(guò)清洗工藝焊接的無(wú)鉛組件上可能會(huì)生長(zhǎng)錫須，可使用不會(huì)促進(jìn)腐蝕的助焊劑(又一個(gè)研究報(bào)道了在85℃/85%RH測(cè)試條件下焊料上錫須的形成，通過(guò)觀察回流過(guò)程的工藝氣體——氮?dú)夂涂諝獾挠绊懠叭N不同濃度HBr催化劑的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用無(wú)鹵素助焊劑或氮?dú)饣亓鞯暮更c(diǎn)檢測(cè)到有大量錫氧化物滲入焊腳(見圖E.7)。錫氧化物的形成導(dǎo)致體積膨脹約29%~34%。因此，錫氧化物的形成可以作為作用于錫粒的壓應(yīng)力源。為了圖E.7在85℃/85%RH下存儲(chǔ)1000h后，在空氣中采用含0.8%HBr活性助焊劑組裝的焊腳微觀結(jié)構(gòu)錫須圖E.8通過(guò)氧化作用在焊角上形成錫須的機(jī)理E.2.3含稀土元素的無(wú)鉛焊料中的長(zhǎng)錫須有文獻(xiàn)討論了在添加REE后的無(wú)鉛焊料上錫須的生長(zhǎng)情況。添加REE旨在改善SAC合金的機(jī)械性能和潤(rùn)濕性。文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在室溫下保存后，球柵陣列封裝的Sn3Ag0.5Cu0.5Ce焊點(diǎn)中出現(xiàn)了錫須。錫須的高傾向歸因于CeSn?顆粒，其存在于回流焊后的焊料中，并在自然老化過(guò)程中迅速氧化。CeSn?的表面氧化物消耗的鈰多于錫。含有幾乎純錫的貧鈰層被留在氧化層。異常的錫須生長(zhǎng)是由于錫層中貧鈰層的壓應(yīng)力。研究在錫和含稀土合金表面的氧化誘發(fā)錫須生長(zhǎng)的文獻(xiàn)得出了類似的結(jié)論。正如文獻(xiàn)總結(jié)的那樣，錫須生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力是由(La0.93Ce0.07)Sn?體積膨脹引起的壓應(yīng)力。通過(guò)氧化反應(yīng)釋放的錫原子被擠出氧化膜。另外，通過(guò)大量氧化的金屬間化合物的體積膨脹所積累的巨大壓應(yīng)力將氧在一些項(xiàng)目中，在85℃/85%RH暴露期間可檢測(cè)到從含有REE的SAC105焊錫塊材生長(zhǎng)的錫須。此外，還觀察到了在氮?dú)夂褪覝叵聝?chǔ)存121d和194d后，可從焊錫塊材和焊點(diǎn)的橫截面樣品的表圖E.9在氮?dú)夂褪覝叵碌腟AC105焊錫塊材鉛焊料上形成錫須是由于在氧化和腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的局部應(yīng)力引起的，是由于動(dòng)力學(xué)再結(jié)晶導(dǎo)致富錫相變和表面應(yīng)力松弛。無(wú)鉛組裝件的材料和工藝參數(shù)的選擇與控制在錫須緩解方面至關(guān)重要，這與錫鉛組裝件完全不同。F.1概述樣品1錫樣品防錫須錫樣品通過(guò)高溫退火去除錫層的殘留內(nèi)應(yīng)力，高溫過(guò)程中形成一定厚度的IMC作為阻擋層降低Cu原子IMC厚度1出現(xiàn)較多錫須2出現(xiàn)少量錫須3出現(xiàn)極少錫須4原因1更改第1段的表述，整理提煉本文件規(guī)定的內(nèi)容更改第2段的表述，整理提煉本文件的適用按GB/T1.1的要求表述本文件的具體適用范圍刪除縮略語(yǔ)MEMS和OSD4更改第2段的表述，刪除解釋說(shuō)明性語(yǔ)句的應(yīng)用提高易用性，便于本文件的應(yīng)用更改第7段的表述，刪除解釋說(shuō)明性語(yǔ)句語(yǔ)句精煉，提高易用性，便于本文件的應(yīng)用的應(yīng)用更改第1段的表述，刪除解釋說(shuō)明性語(yǔ)句語(yǔ)句精煉，提高易用性，便于本文件的應(yīng)用的應(yīng)用更改第1段的表述，引用的要求更改第1段的表述，刪除解釋說(shuō)明性語(yǔ)句提高易用性，便于本文件的應(yīng)用的應(yīng)用的應(yīng)用更改第2段的表述，刪除解釋說(shuō)明性語(yǔ)句提高易用性，便于本文件的應(yīng)用[2]Harris,P.“TheGrowthofTinWhiskers”,InternationalTinResearchInstitute(ITRI),PublicationNo.734,1994.[3]Tobin,M.,“TinWhiskers;AnOverviewofProceedingsIPCWorksConference,Miami,[4]“NASAGoddardSpaceFlightCenterTinWhiskerHomePage”[5]“TinWhiskerConcernsand[6]Osterman,M.“TinWhiskerMitigationGuide—A3/2002Updated8/28/2002.[7]Leidecker,H.andJ.S.Kadesch,“EffectsofUralaneConformalCoatingonTinWhiskerGrowth”,ProceedingsofIMAPSNordic,The37thIMAPSNordicAnnualConference[8]Hymes,L.“ShavingTinWhiskers”,ProceedingsIPCWorksConference,Mia[9]Woodrow,T.andE.LeProceedings,February,2007.[11]Hunt2008CandM.Wickham,“Evaluwhiskering,”MAT36,September,2009.[12]Woodrow,T.etal,“EvaluationofConformalCoatingsagy,PartⅡ”,SMTAIConferenceProceedings,Se[14]Kadesch,J.S.andJ.Brusse,ControlthemwithConf[15]Panashchenko,L.etal.,“LongtermInvestigationofUrethaneConformalCoatingAgainstTinWhiskerGrowth”,IPCTinWhisk[16]McDowell,M.E.“TiIEEE,1993,pp.207-215.[17]Touw,A.andT.Lin,“TinWhiskerInteractions:AMonteCarlotionalTinWhiskerSympos[18]/whisker/p[19]Matsuoka,T.“JAXAReportonTinWhiskerTests,”GE[20]Osterman,M.etal.“ElectricalShortingPropensityofTinWhiskersonElectronicsPackagingMTransactionsonElectronicsPa[22]Han,S.etal.“ElectricalShortingPropensityofTinWhiskerstronicsPackagingManufacturingVol.33,No.3,JULY201[23]Courey,K.J.etal.“TinWhiskerElectricalTransactionsonElectronicsPackagingManufacturing[24]Dunn,B.“MechanicaltoSpacecraftSystems,”EuropeanSpaceAgency(ESA)J[25]Hada,Y.etal.“StudyofTinWhiskersonElectromagneticRel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