Plán overovacej skúšky bezolovnatej spájky SAE USCAR 40-2

Norma „SAE USCAR 40-2 Plán overovania skúšok bezolovnatých spájkovacích metód“, ktorú vypracovala Spoločnosť automobilových inžinierov (SAE) , opisuje plán skúšok pre existujúce produkty na výrobu spájkovacích metód s použitím olova, ktoré prechádzajú na bezolovnaté procesy spájkovania, aby splnili požiadavky výnimky 8B smernice 2000/53/ES o vozidlách po skončení životnosti. Táto norma sa vzťahuje na podobné produkty používané viacerými výrobcami originálnych zariadení (OEM) s rovnakými výrobnými procesmi alebo zariadeniami. Cieľom tejto normy je uľahčiť environmentálne testovanie dodávateľov prostredníctvom spoločnej kvalifikácie s cieľom znížiť čas, množstvá a náklady.

Stručne povedané, plán validačných testov bezolovnatých spájk sa používa na overenie mechanických, elektrických a environmentálnych vlastností bezolovnatých spájk používaných v elektronických zostavách a na zabezpečenie súladu s regulačnými požiadavkami a normami spoľahlivosti. Tento testovací plán sa vzťahuje aj na všetky zostavy dosiek plošných spojov (PCB), ktoré používajú bezolovnaté spájky na povrchovú montáž a súčiastky pre priechodné otvory. Tento plán zahŕňa najmä prototypovanie, odber vzoriek z výroby a procesy prepracovania.

Norma USCAR-40-2 definuje postupy testovania spoľahlivosti a kvalifikačné kritériá pre bezolovnaté spájky používané v automobilovej elektronike. Táto norma je súčasťou širšieho súboru noriem zameraných na zabezpečenie robustných a dlhotrvajúcich spájkovaných spojov v náročných automobilových prostrediach.

Ciele normy USCAR-40-2 možno uviesť takto:

• Overiť spoľahlivosť bezolovnatých spájkovacích zliatin a procesov pre automobilové použitie.
• Stanoviť štandardnú metódu na porovnávanie výkonu spájkovaných spojov pod napätím.
• Zabezpečenie súladu so smernicou o obmedzení používania nebezpečných látok (RoHS) a ďalšími environmentálnymi predpismi pri zachovaní bezpečnosti a trvanlivosti.

Medzi typické aspekty štandardného testovacieho plánu USCAR-40-2 patria:

• Hodnotenie spájkovaných spojov: Zameranie na mechanickú a tepelnú spoľahlivosť bezolovnatých spájkovaných spojov.
• Teplotné cyklovanie: Pevné profily, ktoré simulujú zmeny teploty pod kapotou alebo v kabíne.
• Vibračný test: Na testovanie integrity spoja pri vibráciách vozovky a motora.
• Mechanické skúšky: Skúšky ťahom a šmykom na meranie pevnosti.
• Mikroštruktúrna analýza: Rast kovových zlúčenín, šírenie dutín a trhlín.
• Kritériá zlyhania: Na základe straty elektrickej kontinuity, vzniku trhlín alebo zlyhania.

Norma USCAR-40-2 vychádza z normy USCAR-40-1, ktorá obsahovala prvý plán validácie bezolovnatých spájkovacích postupov. Táto norma zvyčajne zahŕňa prísnejšie testy environmentálneho a mechanického namáhania pre vyššie triedy spoľahlivosti, ako napríklad elektronika pod kapotou.

Norma USCAR-40-2 je nevyhnutná, pretože vypĺňa kritickú medzeru v spoľahlivosti a výkonnosti pri kvalifikácii bezolovnatých spájkovaných spojov pre automobilový priemysel, ktorý čelí oveľa náročnejším podmienkam ako všeobecná elektronika. Tu je niekoľko príkladov, prečo je to dôležité:

• Automobilové prostredie je náročné. Konkrétne,
  • Pod kapotou sa vyskytujú vysoké teploty (často viac ako 125 stupňov).
  • Medzi štartovaním a zastavením motora dochádza k rýchlemu teplotnému cyklu.
  • Stav vozovky spôsobuje vysoké vibrácie a mechanické otrasy.
  • Vlhkosť, korózia a chemické vystavenie sú vysoké.

Tieto napätia môžu urýchliť únavu spájky, praskanie a rast intermetalických zlúčenín, čo vedie k predčasnému zlyhaniu.

• Bezolovnatá spájka je menej tolerantná. Spájky cínu, striebra a medi používané v bezolovnatých zostavách bývajú:
  • Majú vyššie body topenia (väčšie namáhanie komponentov).
  • Vytvára hrubšie intermetalické vrstvy.
  • Krehkejšie ako cín-olovnaté spájky.

Prechod na materiály vyhovujúce smernici RoHS priniesol nové riziká týkajúce sa spoľahlivosti, ktoré tradičné normy IPC alebo JEDEC úplne neriešia. Norma USCAR-40-2 bola vytvorená s cieľom dôkladne testovať a overovať tieto materiály pre dlhodobé používanie vo vozidlách.

• Súčasné štandardy nie sú postačujúce. Normy ako IPC-9701 alebo J-STD-001 sú vynikajúce, ale sú väčšinou zamerané na komerčnú alebo priemyselnú elektroniku. V skutočnosti im chýba:
  • Agresívne profily tepelných cyklov
  • Prísne mechanické a vibračné testy
  • Realistické simulácie používania automobilov

Dodávatelia automobilového priemyslu potrebujú spoločnú, konzistentnú metódu schválenú výrobcami originálnych dielov (OEM) na testovanie bezolovnatých pripojení v najhorších možných prípadoch.

• Znižuje poruchy a náklady v rámci záruky. Predčasné poruchy poľa v spájkovaných spojoch môžu mať za následok:
  • Nákladné sťahovanie z trhu
  • Reklamácie zo záruky
  • Strata dôvery zákazníkov

Norma USCAR-40-2 sa zameriava na proaktívne odstránenie slabých procesov pred začiatkom výroby.

Norma USCAR-40-2 je nevyhnutná na zabezpečenie spoľahlivosti, konzistentnosti a rozsiahlych záťažových testov spájkovaných spojov automobilovej triedy v reálnych podmienkach, ktoré nie sú úplne pokryté tradičnými normami pre elektroniku.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „SAE USCAR 40-2 Plán overovania pájkovania bez použitia olova“.