毫无疑问，焊料是电子组件所需的构件之一，除了一些特殊产品外，世界上的每一个组件中都有焊料。总的来说，焊料已经有5000多年的历史了，有关统计显示，焊料被用于武器、珠宝和彩色玻璃等物品。大约从4900年前开始，直到现在几乎所有电池或插头的产品里都有焊料。
在最初的100年里，锡铅焊料一直在电子组装制程中占据主导地位，并取得了良好的效果。2006年，绝大多数合同制造商改变了这一切，因为RoHS指令要求有效去除将要在欧盟生产或进口到欧盟的所有产品焊接制程中的铅。直到今天为止，这一问题的双方，对于去除铅是否是一个好主意、甚至是否必要的都有很多意见。在满足要求时，并未考虑这些意见和历史可靠性数据。
现在，锡铅焊料用于很少的组件，而这些组件通常是高可靠性的应用，如医疗和航空航天。2002/95/EC号指令开创了无铅焊料的时代，也提出了消除铅可能对焊点质量产生影响的问题。去除铅增加了熔化焊料和产生良好IMC所需的热能。去除铅还增加了形成锡晶须的风险。
我谈了很多关于枝晶生长的问题，但是虽然晶须的失效机制和枝晶一样，但它们不需要水分或导电残留物。根据美国宇航局Goddard网站的报道，首次发表的锡晶须报告可以追溯到20世纪40年代，由于除去铅会促进锡晶须的生长，因此有必要添加其他金属来帮助减缓锡晶须的生长，市场上最受欢迎的焊料是SAC 305（锡/银/铜）。还有其他含量不同的焊料，但很少在焊接中使用纯锡焊料。
作为当前焊接技术进展的一部分，行业正在进行大量的研究来制备焊点强度更高且可减缓锡晶须的的焊料。其他焊膏配方是添加铋或锌以降低熔点，但这些添加成份有更大的氧化风险，特别是锌的氧化风险较高，因此必须仔细查看产品的预期用途和终端使用环境，以确定哪种配方最适合您的产品。
焊料本身只是整个焊接技术进步的一部分；其他主要因素是点胶和检测设备。我们目前看到的最大进步之一是喷墨打印焊膏。这当然不是一项新技术，但是到今天为止，还没有看到喷墨打印的广泛采用，所以我们认为它是相当新的技术。
已经有一些公司使用了这项技术，从可靠性的角度来看，我们看到最大的好处是减少了焊料桥接，不必再用脏模板和无需过多地涂布焊料，从而减少了助焊剂的使用量。当涂布较少的助焊剂时，结果总是会好很多，当然，前提是你看到了可接受的焊点。这是我想提醒各位读者的。
可以使用最新和最好的焊接和涂布方法，但这决不会排除需要测试其质量。与往常一样，除非你的合同另有规定，否则最好的起点通常是IPC标准，它们可以指导如何最好地确定哪种测试适用于你的产品。基本的目视检查和验收标准可采用IPC-A-610，它涉及了所有类型的焊点。IPC-A-610中的要求涵盖了诸如端接宽度、焊料厚度、焊缝高度等参数。它没有涵盖的是IMC的外观，因为不可能以无损方式确定IMC的外观。
截面剖切是确定焊点质量的最佳工具。具体过程见IPC TM-650 2.1.1节。我说这是最好的工具，因为如果想检查组装制程是否形成了可接受的焊点，这是唯一的方法。旧的含铅或无铅焊接温度曲线可能不足以满足新的冶金工艺对IMC和PTH孔填充的要求。通过扫描电镜检查截面也是鉴定任何焊接工艺的关键步骤，因为你需要仔细审查焊料对焊盘上的湿润程度，看看是否有裂纹和空洞，以及任何其他削弱焊点的情况。这是在为确定焊点的疲劳效应而进行的振动测试和热循环/冲击测试的基础上进行的。
不管选择的是什么材料，或者你做出这些选择的原因是什么，仍然需要做一些工作来验证这些选择是否会形成可靠的焊点。没有这些证据，只会对可靠性产生疑问。
Eric Camden是Forsite Inc.公司的首席调查员。如需阅读往期专栏文章或联系Camden，可单击此处。
