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联想的低温锡膏技术真的是“计划性报废”中的一环吗?

来源:互联网 发布时间:2023-02-23 17:50
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TechWeb 文 / 新喀鸦

近日B站上有一笔记本维修行业从业者发布了标题为“联想的计划性报废计划?估计中招的机主不计其数了”的视频,他表示自己在短时间内收到了多台出现故障的联想小新轻薄本。短时间陡然增加的故障率,让他怀疑是联想的制造工艺“低温锡膏焊接”出了问题。那么联想的低温锡膏技术真的是“计划性报废”中的一环吗?

“低温锡膏”是什么?

对于熟悉电子行业的朋友可能都知道,电子元件和PCB之间的连接是靠“焊锡”连接。

如图所示,这是一个正在制作的U盘,我们需要将闪存芯片焊接到U盘PCB上。而在闪存芯片的触点上,我们可以看到上面已经有植好的焊锡(这种形态的焊锡可称为锡球)。之后的工作就是通过加热的方式让焊锡融化,从而连接PCB和闪存芯片上的触点。

对制作U盘感兴趣的小伙伴可以关注一下我们的往期文章《造U盘就是一个主控+几颗闪存?》

锡膏是由焊锡粉、助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合,形成的膏状混合物。这里可以简单理解成更适合工业生产的一种焊锡,它可以批量加热焊接。

而锡膏根据加热时所需的温度不同(熔点不同),可以分为低温锡膏、中温锡膏、高温锡膏。所以从中温锡膏或高温锡膏转向使用低温锡膏,加工时所需的温度变低了,相关的耗能就减少了。这也是低温锡膏环保说法的由来。

加工时所需的温度虽然变低了,但是代价呢?从本质上说,低温锡膏、中温锡膏、高温锡膏虽然都叫“锡膏”,但其组分是不一样的。比如高温锡膏一般是用锡、银、铜,而低温锡膏则会加入一定的铋。正是由于组分不一样,所以对应合金的熔点也不一样。但组分不一样改变的不光只有熔点,还会同时改变机械强度等参数。

例如在一家同时出售低温锡膏、中温锡膏、高温锡膏的厂商在宣传中称:“低温锡膏通常用于低温元件,强度要求不是很大,多次回流焊接,为了不损坏以前的焊点,可以使用低温锡膏,如高频头工作。高温锡膏用于焊接加工能承受高温的部件,焊接要求高,精度高,BGA、QFN等电子元件。高温锡膏和低温锡膏焊接的性能方面不一样,高温锡膏电焊焊接出来的产品焊接的牢固度强,而低温锡膏焊接的产品其牢固度相对来说会低一些,其原因是由于其合金成分中的铋元素本身的特性所致。另外高温锡膏电焊焊接出来的焊点会有一点点发黄,而低温锡膏焊接的焊点无发黄。”

简单总结一下就是:除了温度以外,在牢固度等方面低温锡膏是不如高温锡膏的。

联想对此的回应

针对一些网友对于低温锡膏的质疑,联想官方发布了回应:

“1.低温锡膏焊接是一项电子产品生产线成熟的且更加环保的技术

新型低温锡膏主要成分是锡铋合金,熔点为138℃,低于138℃时均为稳定固体状态。低温锡膏的焊接温度为180℃,显著低于常温焊接的250℃焊接条件,因此元器件热变形更小,主板质量更加稳定可靠。同时,焊接能耗低,更加节能环保。该技术是业界的一项成熟技术,已经被广泛应用于电子产品的生产制造中。

2.低温锡膏焊接技术符合国家&国际标准,且经过多年大批量认证

联想有严格的研发测试过程,均达到国家以及国际质量标准。轻薄本产品在正常使用情况下,内部各器件温度在70—80℃左右,极限温度低于105℃,该温度远低于低温锡膏软化阈值,长期正常使用不存在可靠性问题。

根据历年小新轻薄本售后数据,采用低温锡膏焊接技术的机型和常温锡焊技术的机型之间返修率没有差异。无论您的小新产品遇到任何问题,随时联系我们,我们帮您全力解决。”

并且联想小新官方微博还发布了一条关于低温锡膏焊接技术在不同温度下的焊接强度的测试视频。

在该视频中测试方法为:测试元件选择焊点暴露在外,方便监测温度及方便拉力测试固定,在笔记本主板上常见的“电感”,且电感是储能元件,工作时温度高温升快,将接触式测温探头置于电感焊点上。

测试标准为:采用电子行业通用要求,0805以上尺寸元件拉拔力大于1kg,以测试低温锡膏焊接技术焊接强度。

最终结果为:电感焊点温度从80度至140度左右的多个温度节点拉力测试结果均符合相应标准。

对于联想回应的吐槽

1.关于“环保”,这点前文中已经提及了,毕竟降低了焊接所需的温度,确实“环保”。

2.业界广泛使用的低温锡膏焊接技术和联想的低温锡膏焊接技术可能不太一样。

在联想官网上《联想低温锡膏正在拯救地球》一文中,联想低温锡膏L-LTS(Lenovo LowTemp Solder)和一般低温锡膏LTS(Industry-Low Temp Solder)的参数曲线并不相同。由此可以推测出联想低温锡膏使用的组分和业界一般的组分并不完全相同,也因此联想低温锡膏在机械性能等方面的表现与一般低温锡膏也有可能是不同的。总不能没被质疑的时候是“联想低温锡膏正在拯救地球”,被质疑之后就变成了“低温锡膏在业界广泛应用”。如果联想锡膏和业界锡膏不一样的话,说业界锡膏没问题恐怕不能从侧面证明联想锡膏也没问题。

3.关于通过国家标准,结合联想随后发的测试视频,这里所说的国家标准恐怕是指“0805以上尺寸元件拉拔力大于1kg”。联想小新发布的测试视频表面上可以得出结论“从结果看并不存在焊接强度可靠性问题”,但实际上并没有解决大多数网友的疑问。

对于联想测试视频的吐槽

首先从测试标准上看,他测试的是拉拔力。按照他的测试方法,在不同温度下用1kg拉力进行测试,没有拉下来就算通过测试,拉下来就算不通过。

但是很多网友质疑的是低温焊膏导致芯片虚焊,而不是芯片脱落。虚焊和脱落之间是有本质区别的。如果用人的胳膊举例子的话,芯片虚焊相当于脱臼,芯片脱落则相当于截肢。就比如我们在运动或者工作中胳膊拉扯了一下,胳膊确实没有拉扯断,但不能据此判断胳膊是完好的,没准胳膊已经脱臼了。

具体到这个测试中只是测试了在不同温度下拉没拉断,并没有测试加热之后相关的线路的连接是否稳定。也就是说跟虚焊有关的内容他并没有测试。

而且在这次测试中测试对象是电感,而不是大多数网友关心的CPU。对于稍微了解电子行业的读者应该知道,CPU虚焊的后果可比电感虚焊的后果严重多了。

对此有网友在其测试视频下留言质疑,联想小新给出的解释为“方便测试”。这其实有些“本末倒置”了,本来测试是为了证明CPU不会因此虚焊,结果变成了为了测试,为了方便测试,改测电感。

另外就是关于测试温度的问题了,在本次测试中测试温度集中在80度至140度,对于笔记本来说是高温区。但是对于掌握一定物理知识的人应该知道,很多金属温度升高韧性是会变强的,而温度降低则有可能变脆。如果说芯片虚焊是脆性断裂导致的,那么应该重点测试低温区,或者高低温转变后的相关连接强度。

应该怎么测试?

为了公平起见,这里我们选择一家“同样的”国内知名电脑厂商的相关测试方法进行对比。这个国内知名电脑厂商名为“联想”。

首先对于“虚焊”问题的常规测试方法是切片(Cross Section)分析,也就是要看焊点横截面的情况。

图片来源:联想

联想在早期测试低温锡膏焊接情况的时候就使用了这种方法。他们在一次验证测试中,突然发现芯片颗粒后面的焊锡球与电路板的连接处出现了空洞,而这将影响到产品的可靠性!在多轮的反复验证后,最终发现问题原来是由于内存颗粒排布紧密导致助焊剂没得到充分挥发造成的。

也就是说如果想测试“CPU虚焊”的问题,应该找几台故障机器做切片分析,寻找故障原因。而不应该选择更加方便测试的“拉力测试法”。

另外在早期测试中,联想发现了“问题”原因在于“内存颗粒排布紧密导致助焊剂没得到充分挥发”。那么回到现在的问题,电感的排布、引脚密度等各方面情况显然和CPU不同。用电感代替CPU进行测试显然是难以说明问题的。联想最早是想将低温锡膏用于内存,他们当时测试的是内存,做切片分析的也是内存。

另外根据联想的一些测试数据显示,联想对于低温锡膏测试温度是大概覆盖0-300度。对于高温部分其实测试到140度已经很充足了,毕竟笔记本基本不会到这个温度。但低温却没有测试,笔记本在一些寒冷的地区,非工作情况下到0度是可能的。这种温度是否会对焊接强度造成影响是需要测试的。

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