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      近年来，因人们环保理念的增强和RoHS指令的全面实施，无铅化变革在世界范围内兴起，使得目前的工业级电子元器件市场出现了无铅元器件一统江山的局面。而由于对无铅焊接的失效机理和长期可靠性缺少深入研究，导致在航空航天、医疗等高可靠性应用领域仍普遍采用传统锡铅焊料，同时由于高可靠性领域对工业级元器件的需求和无铅元器件逆向有铅处理标准的缺失，从而催生了无铅元器件与有铅焊料混合组装这种后向兼容电子工艺的出现，由此带来了一系列潜在的可靠性问题，主要体现在下列4个方面：

      1、 混装焊点在热应力环境下的蠕变行为加剧

      对于后向兼容混装工艺，由于存在熔融温度差，极易导致有铅焊料中的铅元素在焊点内产生不均匀富铅相，使得焊点在温变环境下的蠕变行为加剧，最终导致焊点沿富铅区界面发生蠕变疲劳失效。

      2、 混装焊点在时效效应下的锡须生长问题

      纯锡镀层元器件因其良好的焊接特性以及较低的生产成本称为目前工业级电子元器件制造商的首选，但其在高可靠性应用领域的应力环境下极易发生锡须生长，较长的锡须以及锡须自身断裂形成的导电细丝将带来严重的安全隐患。研究表明，锡须生长主要是在时效环境下元器件管脚基体材料向外镀层中的锡中扩散以及界面金属间化合物的缓慢生长，使镀层内部产生锡须生长的驱动力，从而导致锡须的生长。

      3、 混装工艺引起的界面剥离和界面空洞问题

      日本、欧盟广泛采用的Sn-Bi、Sn-Ag元器件与有铅焊料混装时，极易在镀层一侧焊接界面因铅的偏析形成Sn-Pb-Bi、Sn-Pb-Ag三元低熔点共晶合金层，该类合金在凝固过程中体积收缩比例约为升温过程中体积扩大比例的4倍，因此极易在凝固过程中因体积变化不一致而产生界面剥离和空洞问题。

      4、 混装焊点的刚度增加引起力学性能下降

      混装焊点内部显微结构发生了根本性的变化，如焊点内形成的块状Ag3Sn合金、Sn2Au合金等脆性相，与周边具有较大韧性的焊料相结合，极易在振动、冲击等力学环境下沿脆性合金界面产生脆性断裂。

     综上所述，无铅化变革催生的高可靠性应用领域的混装电子工艺在焊接质量、长期可靠性方面均存在潜在问题。为保证混装焊点的可靠性，建议基于PoF方法，针对混装焊点在热、力学环境下的主要失效模式和失效机理，从设计、制造阶段开始考虑评估并规避混装焊点的使用风险。