План испытаний на проверку бессвинцового припоя SAE USCAR 40-2

Стандарт «SAE USCAR 40-2 План испытаний для проверки бессвинцового припоя», разработанный Обществом автомобильных инженеров (SAE) , описывает план испытаний для существующих изделий, изготовленных с использованием свинцового припоя, которые переходят на бессвинцовые технологии пайки в соответствии с требованиями исключения 8B Директивы 2000/53/EC об утилизации транспортных средств. Этот стандарт применяется к аналогичным изделиям, используемым несколькими производителями оригинального оборудования (OEM) с использованием одних и тех же производственных процессов или оборудования. Цель этого стандарта — упростить экологические испытания поставщиков посредством совместной квалификации для сокращения сроков, объемов и затрат.

Короче говоря, план испытаний на пригодность бессвинцового припоя используется для проверки механических, электрических и экологических характеристик бессвинцового припоя, используемого в электронных сборках, а также для обеспечения соответствия нормативным требованиям и стандартам надежности. Этот план испытаний также применим ко всем узлам печатных плат (ПП), в которых для поверхностного монтажа и сквозного монтажа компонентов используется бессвинцовый припой. Этот план в основном включает в себя создание прототипов, изготовление образцов и процессы доработки.

Стандарт USCAR-40-2 определяет процедуры испытаний надежности и критерии квалификации бессвинцовых припоев, используемых в автомобильной электронике. Этот стандарт является частью более крупного набора стандартов, направленных на обеспечение надежных и долговечных паяных соединений в жестких условиях эксплуатации автомобилей.

Цели стандарта USCAR-40-2 можно перечислить следующим образом:

• Проверить надежность бессвинцовых припоев и процессов, используемых в автомобильной промышленности.
• Установить стандартный метод сравнения характеристик паяных соединений под нагрузкой.
• Обеспечение соответствия директиве об ограничении использования опасных веществ (RoHS) и другим экологическим нормам при сохранении безопасности и долговечности.

Некоторые типичные аспекты стандартного плана испытаний USCAR-40-2 включают в себя:

• Оценка паяных соединений: Основное внимание уделяется механической и термической надежности бессвинцовых паяных соединений.
• Температурный цикл: жесткие профили, имитирующие изменения температуры под капотом или в салоне.
• Испытание на вибрацию: проверка целостности соединения в условиях вибрации дороги и двигателя.
• Механические испытания: испытания на растяжение и сдвиг для измерения прочности.
• Микроструктурный анализ: рост металлических соединений, распространение пустот и трещин.
• Критерии отказа: основаны на потере электрической непрерывности, образовании трещин или отказе.

Стандарт USCAR-40-2 разработан на основе стандарта USCAR-40-1, который включал первый план проверки бессвинцовой припой. Этот стандарт обычно включает более строгие испытания на воздействие окружающей среды и механических нагрузок для более высоких классов надежности, например, для электроники, расположенной под капотом.

Стандарт USCAR-40-2 необходим, поскольку он заполняет критически важный пробел в надежности и производительности при сертификации бессвинцовых паяных соединений для автомобильной промышленности, которая сталкивается с гораздо более сложными условиями, чем общая электроника. Вот несколько примеров того, почему это важно:

• Автомобильная среда — сложная. А именно,
  • Под капотом возникают высокие температуры (часто более 125 градусов).
  • Между запуском и остановкой двигателя происходит быстрый температурный цикл.
  • Дорожные условия вызывают сильную вибрацию и механические удары.
  • Высокие уровни влажности, коррозии и химического воздействия.

Эти напряжения могут ускорить усталость припоя, образование трещин и рост интерметаллических соединений, что приведет к преждевременному выходу из строя.

• Бессвинцовый припой менее щадящий. Припои на основе олова, серебра и меди, используемые в бессвинцовых сборках, как правило, являются:
  • Имеют более высокие температуры плавления (больше нагрузка на компоненты).
  • Создает более толстые интерметаллические слои.
  • Более хрупкий, чем оловянно-свинцовые припои.

Переход на материалы, соответствующие требованиям RoHS, породил новые риски для надежности, которые не в полной мере учитываются традиционными стандартами IPC или JEDEC. Стандарт USCAR-40-2 был разработан для тщательного тестирования и проверки этих материалов на предмет их пригодности для длительного использования в транспортных средствах.

• Существующие стандарты недостаточны. Такие стандарты, как IPC-9701 или J-STD-001, превосходны, но в основном ориентированы на коммерческую или промышленную электронику. На самом деле им не хватает:
  • Агрессивные профили термоциклирования
  • Строгие механические и вибрационные испытания
  • Реалистичные симуляции использования автомобиля

Поставщикам автомобильных деталей необходим единый, последовательный, одобренный OEM-производителями метод тестирования бессвинцовых соединений в наихудших сценариях.

• Снижает количество отказов по гарантии и затраты. Преждевременные отказы паяных соединений могут привести к:
  • Дорогостоящие отзывы
  • Гарантийные претензии
  • Потеря доверия клиентов

Стандарт USCAR-40-2 направлен на упреждающее устранение слабых процессов до начала производства.

Стандарт USCAR-40-2 необходим для того, чтобы гарантировать, что паяные соединения автомобильного класса надежны, стабильны и прошли всесторонние стресс-тесты в реальных условиях, которые не полностью охвачены традиционными стандартами электроники.

Наша организация, которая на протяжении многих лет стремится оказывать поддержку предприятиям всех секторов посредством широкого спектра испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, имеет сильный штат сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В этом контексте предприятиям также предоставляются услуги по тестированию в соответствии со стандартом «План проверки бессвинцовой припой SAE USCAR 40-2».