SAE USCAR 40-2 Verifieringstestplan för blyfri lödning

Standarden ”SAE USCAR 40-2 Lead-Free Solder Verification Test Plan”, utvecklad av Society of Automotive Engineers (SAE) , beskriver en testplan för befintliga blylödtillverkningsprodukter som övergår till blyfria lödprocesser för att uppfylla kraven i undantag 8B i direktivet om uttjänta fordon 2000/53/EG. Denna standard gäller för liknande produkter som används av flera originalutrustningstillverkare (OEM) med samma tillverkningsprocesser eller utrustning. Syftet med denna standard är att underlätta leverantörers miljötester genom gemensam kvalificering för att minska tid, kvantiteter och kostnader.

Kort sagt används valideringsplanen för blyfritt lödtenn för att verifiera den mekaniska, elektriska och miljömässiga prestandan hos blyfritt lödtenn som används i elektroniska enheter och för att säkerställa att myndighetskrav och tillförlitlighetsstandarder uppfylls. Denna testplan gäller även alla kretskortsaggregat (PCB) som använder blyfri lödning för ytmontering och hålmonterade komponenter. Denna plan omfattar huvudsakligen prototypframtagning, produktionsprover och omarbetningsprocesser.

USCAR-40-2-standarden definierar tillförlitlighetstestförfaranden och kvalificeringskriterier för blyfritt lödtenn som används i fordonselektronik. Denna standard är en del av en större uppsättning standarder som syftar till att säkerställa robusta och hållbara lödfogar i tuffa fordonsmiljöer.

Målen för USCAR-40-2-standarden kan listas enligt följande:

• För att verifiera tillförlitligheten hos blyfria lödlegeringar och processer för fordonsindustrin.
• Att etablera en standardmetod för att jämföra lödfogars prestanda under belastning.
• Säkerställer efterlevnad av direktivet om begränsning av farliga ämnen (RoHS) och andra miljöföreskrifter samtidigt som säkerhet och hållbarhet bibehålls.

Några av de typiska aspekterna av USCAR-40-2 standardtestplanen inkluderar:

• Utvärdering av lödfogar: Fokuserad på den mekaniska och termiska tillförlitligheten hos blyfria lödfogar.
• Termisk cykling: Stela profiler som simulerar temperaturförändringar under huven eller i kupén.
• Vibrationstest: För att testa fogens integritet under väg- och motorvibrationer.
• Mekanisk provning: Drag- och skjuvprovning för att mäta hållfasthet.
• Mikrostrukturanalys: Tillväxt av metalliska föreningar, porösa hålrum och sprickutbredning.
• Felkriterier: Baserat på förlust av elektrisk kontinuitet, sprickbildning eller fel.

USCAR-40-2-standarden bygger på USCAR-40-1-standarden, som inkluderade den första valideringsplanen för blyfria lödtenn. Denna standard inkluderar vanligtvis strängare miljö- och mekaniska stresstester för högre tillförlitlighetsklasser, såsom elektronik under motorhuven.

USCAR-40-2-standarden är nödvändig eftersom den fyller ett kritiskt tillförlitlighets- och prestandagap i kvalificeringen av blyfria lödfogar för bilindustrin, som står inför mycket mer utmanande förhållanden än allmän elektronik. Här är några exempel på varför det är viktigt:

• Bilmiljöer är utmanande. Nämligen,
  • Höga temperaturer (ofta mer än 125 grader) förekommer under huven.
  • Det sker en snabb temperaturcykel från start och stopp av motorn.
  • Det finns höga vibrationer och mekaniska stötar orsakade av vägförhållandena.
  • Fuktighet, korrosion och kemisk exponering är hög.

Dessa spänningar kan accelerera lödutmattning, sprickbildning och intermetallisk tillväxt, vilket leder till för tidigt fel.

• Blyfri lödning är mindre förlåtande. Tenn-silver-kopparlödtenn som används i blyfria enheter tenderar att vara:
  • Har högre smältpunkter (mer stress på komponenterna).
  • Skapar tjockare intermetalliska lager.
  • Mer spröda än tenn-bly-lödtenn.

Övergången till RoHS-kompatibla material har medfört nya tillförlitlighetsrisker som inte helt hanteras av traditionella IPC- eller JEDEC-standarder. USCAR-40-2-standarden skapades för att rigoröst testa och verifiera dessa material för långvarig användning i fordon.

• Nuvarande standarder är inte tillräckliga. Standarder som IPC-9701 eller J-STD-001 är utmärkta men är mestadels inriktade på kommersiell eller industriell elektronik. Faktum är att de saknar:
  • Aggressiva termiska cyklingsprofiler
  • Rigorösa mekaniska och vibrationstester
  • Realistiska simuleringar av fordonsanvändning

Fordonsleverantörer behöver en gemensam, konsekvent, OEM-godkänd metod för att testa blyfria anslutningar i värsta tänkbara scenarier.

• Minskar garantifel och kostnader. För tidiga fältfel i lödfogar kan resultera i:
  • Kostsamma återkallelser
  • Garantianspråk
  • Förlust av kundernas förtroende

USCAR-40-2-standarden syftar till att proaktivt eliminera svaga processer före produktion.

USCAR-40-2-standarden är nödvändig för att säkerställa att lödfogar av fordonskvalitet är tillförlitliga, konsekventa och utförligt stresstestade under verkliga förhållanden som inte helt täcks av traditionella elektronikstandarder.

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”SAE USCAR 40-2 Lead-free solder verification test plan”.