本文是有关PCB组装技术的第一篇文章。 PCB SOFT的上一期研讨会专门讨论设计，以确保印刷电路板的可制造性（DFM，制造设计）。 提出了关于将无铅BGA组件重新封装在高度可靠的应用中的问题。 研讨会的组织者和与会人员都充满信心地说，没有人进行这种劳动密集的操作，从未遇到任何问题。 在本文中，我将批判性地研究这个问题，并试图说明这种“普遍为业界所接受”的观点对旧的勒内·笛卡尔（Rene Descartes）普遍质疑方法的好处的危险。
2006年，通过了
RoHS指令，限制在消费类电子产品和工业电子产品中使用铅和其他公认的有害元素。 这导致了这样一个事实，即大多数电子组件制造商都转换为无铅外壳，并且订购含含铅引线的组件并不总是可用。 同时，使用含铅量高的焊料进行焊接的技术还没有
普及 （顺便说一句，在
GOST R 56427-2015中 ，它被称为传统技术）。 焊料和/或焊膏的选择取决于PCB开发人员，因此，如果选择使用含铅焊料，则会存在焊接无铅组件（英制混合合金工艺）的问题，尤其是在BGA型情况下（焊料所占比例成比例）。 主要问题是混合焊料对接头可靠性的影响。 上面的GOST给出了明确的答案：
对于符合
GOST R IEC 61191-1-2010的 C类RES
，无法接受
的故障是，该设备必须在任何时候都可以工作，包括在恶劣的条件下。 这些要求不仅适用于军事和太空应用设备，例如，负责任的工业系统还必须可靠。
GOST的要求在哪里出现？ 对于标准的开发者来说，这是一个问题，他们很可能已经翻译了国外标准，该标准可能已经有5-10年的历史了，根本不了解该标准。 同时，我在一开始就写过的研讨会参与者代表了负责任的应用领域的家用电子产品的一小部分，他们对“ reballing”这个词表示了不满。 我不争辩说，也许他们有积极的经验，我只是反对基于无知的概括和保证。 他们（和您的读者）中的谁阅读标准？ 那些遵循标准的人确定在特定情况下需要在制造过程中执行此操作吗？ 操作本身不会降低可靠性吗？ 谁对所使用的表面贴装技术的可靠性进行了实验研究？ 因为重点在于实验，所以请正确设置实验。 另一个信息来源是对第三方研究人员可用数据的分析。 下面，我将总结几篇有关焊接无铅组件可靠性的文章。
无铅焊料的熔化温度（
液相线 ，
TL ）比含铅焊料的熔化温度高30–40
° C；因此，取决于焊料的热特性和印刷电路板上热场的分布，可以获得焊接接头中不同程度的混合（图1）。 焊点中金属本身和金属间化合物的集中区和不均匀性的存在（图2）降低了其长期可靠性，因为这种宏观结构最可能是裂纹形成和扩展的地方（尤其是在低温下）。 尽管文献列表中的大多数文章都提供了化合物横截面的显微照片分析，但未观察到破裂原因的统一理论。
表1总结了研究工作的结果，该结果基于以下典型实验：对于焊料的固定组合，BGA组件（在某些实验中，这是一种无功能的组件布局，其中只有用于得出结论的互连才能构建串联电路），并用各种热曲线密封;进行热循环，直到发生功能故障或发生非接触。 还对箱体尺寸的依赖性进行了研究，在许多工作中，部件在印刷电路板上的位置的影响，诸如“底部填充”之类的粘合剂的影响，印刷电路板的表面处理等。
在分析所提供的数据时，应仅注意一项实验框架内的相对可靠性指标，以及所有实验的一般规律。 结论之一是（在大多数文章中也是如此）：当对无铅组件使用传统焊接时，必须在220至230
o C的峰值温度下实现焊料的完全混合，而高于T
L （SnPb）的焊接时间应为60- 120 s，高于T
L （SAC）的时间〜30秒。
文章没有明确指出BGA组件是否正在重新结球以生产含铅的球，但是这些情况下降低的可靠性值表明重新结球可能会导致可靠性降低。 关于植球的文章[8]报告了热循环的积极结果，但是，宣称的24小时实验持续时间无法提供足够的循环次数。 因此，仍然存在着因球结而降低可靠性的问题，建议将混合焊料与热特性的实验选择结合起来作为基本方案。
我敦促您普遍质疑所提供的数据，并在评论中分享您的实验经验。文学作品
[1] Rick Gunn，“混合金属对可靠性的影响”
[2] Richard Coyle，Raiyo Aspandiar等。 “铅混合水平对向后兼容的高密度球栅阵列组件的焊点可靠性和失效模式的影响”
[3] Robert Kinyanjui，Quyen Chu等。 “ Sn-Pb组装过程中无铅Sn-Ag-Cu球栅阵列（BGA）组件的焊接接头可靠性”
[4] Robert Kinyanjui，Raiyo Aspandiar等人，“使用向后兼容的组装工艺对大型和高密度球栅阵列（BGA）封装进行回流焊的挑战”
[5] Adam R. Zbrzezny，Polina Snugovsky等，“混合BGA组件的可靠性研究”
[6] Richard Coyle，Richard Popowich，Peter Read等。 “向后兼容的装配体与微观结构之间的关系，这些关系极大地提高了球栅阵列的热疲劳可靠性”
[7]艾伦·布鲁金，克里斯托弗·亨特等 “混合合金焊料形成的接头的可靠性”
[8] J. Li，S。Poranki，M。Abtew等。 “重新装球的BGA的可靠性评估”