為什麼無鉛製程需要額外的可靠度測試？

因為無鉛焊料的機械特性與熱膨脹係數與元件不同，容易導致焊點疲勞與失效，因此必須透過環境測試驗證長期可靠度。

錫鬚測試常用的條件有哪些？

包含室溫儲存（1000h 以上）、高溫儲存（55℃，2 年）、濕熱儲存（60℃/90%RH/3000h）、以及溫度衝擊（−55↔85℃，1500 cycles）等方式。

IEC 與 JEDEC 在無鉛製程測試中有何差異？

IEC 側重於通用環境測試條件，JEDEC 則針對半導體封裝與焊點行為提供更嚴謹的規範，如 JESD22 系列。兩者結合能全面反映可靠度風險。

錫鬚對產品的風險是什麼？

錫鬚可能造成短路、漏電或電磁干擾，對高可靠度應用如航太、車用電子與伺服器特別危險，因此必須透過測試與設計改善降低風險。

如何降低無鉛製程錫鬚風險？

可透過鍍層厚度控制、選用錫銅或錫銀銅合金、增加防護塗層、改善清潔與 PCB 設計來降低錫鬚生成與擴展的風險。

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無鉛製程試驗條件

作者:江志宏

📘 摘要總覽（TL;DR）

摘要：
無鉛製程面臨焊點疲勞與錫鬚生長風險，需透過標準化環境測試驗證其可靠度。

TL（Too Long）：
測試涵蓋溫度衝擊、熱循環、濕熱與長期儲存，並依 IEC、JEDEC、IPC 規範執行。

DR（Did Read）：
無鉛製程焊點因材料差異與熱膨脹係數不匹配，常出現低迴圈疲勞與錫鬚生成問題。根據 IEC 60068-2、JEDEC JESD22 與 IPC-9701 等規範，需進行等溫機械疲勞、熱疲勞、耐腐蝕、溫度衝擊、溫度循環及濕熱儲存等測試。典型條件包括 −55↔125℃ 溫度循環 500–2000 次、85℃/85%RH 濕熱 1000–4000 小時，以及 60℃/90%RH 下 3000 小時的錫鬚觀察。測試揭露常見失效模式如 CAF 擴展、焊點裂痕、界面剝離與錫鬚短路。透過這些測試，製造商可在設計初期改善焊點合金組成與防護層，降低長期失效風險，確保產品符合國際市場與客戶可靠度需求。

露點(Dew Point)

慶聲科技把現有所知及整理的無鉛製程相關資訊與測試規範，不留一手的全部與客戶分享，藉以拋磚引玉引領同業，並且透過慶聲專業及高效率的研發團隊，讓客戶在導入綠色無鉛化的過程中能夠得到最完整技術支援及售後服務。無鉛產品之可靠度測試是產品設計與製造必需面對的嚴苛挑戰，各種材料之製程條件、可靠度、銲接性都不同，對製造者實在很難在短時間將良率和信賴度做好。在無鉛製程焊點可靠性測試中，比較重要的是針對焊點與連接元器件熱膨脹係數不同進行的溫度相關疲勞測試。包括等溫機械疲勞測試，熱疲勞測試及耐腐蝕測試等。其中根據測試結果等溫機械疲勞測試可以確認相同溫度下不同無鉛材料的抗機械應力能力不同，同時還表明不同無鉛材料顯示出不同的失效機理，失效形態各有不一。熱疲勞測試是用於考察由於熱應力所引起的低迴圈疲勞對焊點連接可靠性的影響。

📌 實務案例

主機板廠依 JESD22-A104 溫度循環（−40↔125℃，1000 cycles）測試，發現 BGA 焊點裂痕，調整錫膏組成後通過驗證。
另一電源模組依 IEC 60068-2-78 濕熱（85℃/85%RH/2000h）測試，出現 CAF 擴展，後續改用三防塗料與 PCB 清潔改善後合格。
在錫鬚測試中，連接器於 60℃/95%RH/3000h 下觀察到錫鬚生成，後續改良鍍層材質與厚度以降低風險。

■錫鉛焊點可靠性測試方法:

01 對電子組裝品進行熱負荷試驗（溫度衝擊或溫度迴圈試驗）；

02 按照疲勞壽命試驗條件進行對電子器件結合部進行機械應力測試；

在無鉛製程焊點可靠性測試中，比較重要的是針對焊點與連接元器件熱膨脹係數不同進行的溫度相關疲勞測試。包括等溫機械疲勞測試，熱疲勞測試及耐腐蝕測試等。其中根據測試結果等溫機械疲勞測試可以確認相同溫度下不同無鉛材料的抗機械應力能力不同，同時還表明不同無鉛材料顯示出不同的失效機理，失效形態各有不一。熱疲勞測試是用於考察由於熱應力所引起的低迴圈疲勞對焊點連接可靠性的影響。

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