客戶直接發(fā)來了一封措辭極其嚴厲的投訴郵件,說如果下一批再出問題就全部退貨加索賠,他們老板在會議室里拍桌子問工藝團隊到底怎么回事,工藝團隊的人把測試報告翻出來一遍一遍地給老板看,說你看我們八百小時老化都過了啊,老板一句話就把他們噎回去了。你測試過了跟我客戶用了半年就壞有什么關系?
干了十幾年可靠性焊接,我可以非常負責任地告訴你,這種"測試全過但現場翻車"的問題十次里面有八次不是你的測試方法有問題,是你的測試條件跟客戶的真實使用場景之間存在一個巨大的鴻溝,你在實驗室里用標準條件跑出來的數據,根本就代表不了產品在客戶那邊實際工況下的表現,你的測試正在給你"演戲",而你還信以為真。 你仔細想一下就明白了,實驗室里的可靠性測試條件跟客戶的真實使用場景到底差在哪里——實驗室里的高溫高濕老化一般是八十五度、百分之八十五相對濕度,溫度是恒定的,濕度也是恒定的,但客戶那邊的戶外安防攝像頭裝在沙漠邊緣的電線桿上,白天地表溫度能到七十度,晚上能降到零下五度,晝夜溫差七十五度,而且沙漠地區(qū)的濕度雖然低但晝夜溫差帶來的結露效應比你實驗室里恒定百分之八十五濕度的腐蝕力強得多,因為結露是反復發(fā)生的,每次結露水膜形成、蒸發(fā)、再形成,這個循環(huán)過程對焊點的腐蝕是實驗室恒定濕度條件的三到五倍;再比如冷熱沖擊測試,實驗室一般是零下四十度到一百二十五度之間循環(huán),每個溫度保持三十分鐘,但客戶那邊的攝像頭白天被太陽直射 PCB 表面溫度能到九十度,晚上輻射散熱能到零下十五度,而且這個溫度變化不是均勻的,是有太陽的時候急劇升溫、沒太陽的時候急劇降溫,升溫速率和降溫速率都比實驗室快得多,這種非均勻的快速溫度變化對焊點內部金屬間化合物層產生的熱應力是實驗室標準循環(huán)的兩到三倍,你在實驗室里跑五百小時沒事,不代表在客戶那邊跑五百個晝夜循環(huán)也沒事,因為應力的大小和加載速率完全不一樣。
根據我們這么多年在戶外安防、車載電子、軍工裝備這些使用場景極其惡劣的產品上反復跟可靠性死磕總結出來的經驗,要讓你的測試數據真正能代表客戶的使用場景你必須同時做到三件事:
第一你的測試條件必須根據客戶的實際使用環(huán)境重新定義,不能照搬 IPC 或者 JEDEC 的標準條件,比如中東戶外場景你就應該把高溫高濕老化的溫度設在九十五度而不是八十五度,濕度設在百分之九十而不是百分之八十五,冷熱沖擊的低溫端設在零下二十度而不是零下四十度,高溫端設在一百零五度而不是一百二十五度,因為客戶那邊根本不會到零下四十度也不會到一百二十五度,你用超出實際工況的條件去測,測出來的數據要么過度設計浪費成本,要么根本反映不了真實失效模式;
第二你的錫膏必須能扛住這種非標準條件下的長期腐蝕,普通免洗錫膏的鹵素殘留在標準測試條件下可能八百小時都沒事,但在接近真實工況的高溫度循環(huán)加結露條件下,三百小時殘留里的鹵素就開始跟水分反應生成氫鹵酸腐蝕焊點內部了,你測試全過但客戶那邊半年就壞就是這個原因;
第三也是最關鍵的,你的回流焊曲線必須為長期可靠性服務而不是為短期外觀服務,很多人調曲線就盯著焊點飽滿、AOI 過、外觀光亮,從來不去想這個曲線跑出來的金屬間化合物層厚度和形貌能不能扛住五年十年的溫度循環(huán),我們的標準是金屬間化合物層厚度必須控制在三到五微米之間,太薄了結合力不夠長期熱循環(huán)會開裂,太厚了化合物層本身變脆一受力就碎,這個窗口你不用專門針對可靠性開發(fā)的錫膏根本控不住。 我們佳金源有一款8MNTTP(5RNTT)超長壽命無鉛高溫錫膏,就是專門給戶外安防、車載電子、軍工裝備這類使用環(huán)境極其惡劣、可靠性要求變態(tài)高的場景開發(fā)的,鹵素含量控制在一百五十到兩百ppm之間,是我們產品線里鹵素最低的一款,焊劑用的是高純度有機酸型體系不含任何鹵素活性劑,回流焊之后焊點內部幾乎沒有腐蝕性殘留,我們自己在好幾個做戶外安防和車載 T-Box 的客戶那里驗證過,用8MNTTP焊完之后加一道水洗,在九十五度百分之九十濕度的條件下跑一千小時老化,焊點腐蝕率不到千分之二,而普通免洗錫膏在同樣條件下跑五百小時腐蝕率就超過了百分之五,那個戶外安防客戶拿回去試了三批。
第一批在他們自己改良過的測試條件下跑了一千二百小時零腐蝕,直接拿著這個數據去跟中東客戶談判,客戶看完測試報告之后不但沒退貨還追加了兩萬套的訂單,他們工藝部的人跟我說這是他們入行八年以來第一次靠可靠性數據把客戶說服了而不是靠嘴皮子。而且這款錫膏的金屬間化合物層生長控制得極其穩(wěn)定,用0307/105/305/00507BN多元合金粉體系做支撐,Type4細粒徑,回流焊之后化合物層厚度能穩(wěn)定鎖定在三點五到四點五微米之間,在零下二十度到一百零五度的快速溫度循環(huán)下跑兩千次,焊點零開裂零微裂紋,這個數據我們在車載客戶那邊跑了大半年才穩(wěn)定下來,你直接拿去用就行。 還有一個細節(jié)你必須注意,戶外和車載這類長期可靠性場景的回流焊冷卻速率必須控制在一點五到三攝氏度每秒之間,絕對不能用風冷猛吹,因為快速冷卻會在焊點內部殘留巨大的熱應力,這個應力在短期測試里根本看不出來,但在客戶那邊跑個一兩年溫度循環(huán)一累積,應力集中的地方就會從金屬間化合物層中間開始開裂,水分順著裂紋滲進去一腐蝕整個焊點就廢了,我們用8MNTTP的時候冷卻速率設定在兩攝氏度每秒,恒溫區(qū)控制在一百八十度保持八十秒讓焊劑充分排氣,回流區(qū)峰值溫度二百四十五度,預熱區(qū)升溫速率一點五攝氏度每秒,這套曲線跑下來焊點內部應力小、化合物層致密、殘留少,短期測試和長期可靠性雙殺。 可靠性測試全過但客戶現場翻車這個事兒說到底就是你的測試條件跟真實使用場景脫節(jié)了加上你的錫膏殘留扛不住長期腐蝕,你在實驗室里跑再多標準測試都是在自己騙自己,不如直接根據客戶的真實使用環(huán)境重新定義測試條件,再換一款鹵素壓到兩百ppm以下的超長壽命錫膏從材料層面把腐蝕根源掐掉,測試數據才能真正代表產品的實際壽命。
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