近日B站上有一筆記本維修行業從業者發佈標題為“聯想的計劃性報廢計劃?估計中招的機主不計其數”的視頻,他表示自己在短時間內收到多臺出現故障的聯想小新輕薄本。短時間陡然增加的故障率,讓他懷疑是聯想的制造工藝“低溫錫膏焊接”出問題。那麼聯想的低溫錫膏技術真的是“計劃性報廢”中的一環嗎?
“低溫錫膏”是什麼?
對於熟悉電子行業的朋友可能都知道,電子元件和PCB之間的連接是靠“焊錫”連接。
如圖所示,這是一個正在制作的U盤,我們需要將閃存芯片焊接到U盤PCB上。而在閃存芯片的觸點上,我們可以看到上面已經有植好的焊錫(這種形態的焊錫可稱為錫球)。之後的工作就是通過加熱的方式讓焊錫融化,從而連接PCB和閃存芯片上的觸點。
對制作U盤感興趣的小夥伴可以關註一下我們的往期文章《造U盤就是一個主控+幾顆閃存?》
錫膏是由焊錫粉、助焊劑以及其它的表面活性劑、觸變劑等加以混合,形成的膏狀混合物。這裡可以簡單理解成更適合工業生產的一種焊錫,它可以批量加熱焊接。
而錫膏根據加熱時所需的溫度不同(熔點不同),可以分為低溫錫膏、中溫錫膏、高溫錫膏。所以從中溫錫膏或高溫錫膏轉向使用低溫錫膏,加工時所需的溫度變低,相關的耗能就減少。這也是低溫錫膏環保說法的由來。
加工時所需的溫度雖然變低,但是代價呢?從本質上說,低溫錫膏、中溫錫膏、高溫錫膏雖然都叫“錫膏”,但其組分是不一樣的。比如高溫錫膏一般是用錫、銀、銅,而低溫錫膏則會加入一定的鉍。正是由於組分不一樣,所以對應合金的熔點也不一樣。但組分不一樣改變的不光隻有熔點,還會同時改變機械強度等參數。
例如在一傢同時出售低溫錫膏、中溫錫膏、高溫錫膏的廠商在宣傳中稱:“低溫錫膏通常用於低溫元件,強度要求不是很大,多次回流焊接,為不損壞以前的焊點,可以使用低溫錫膏,如高頻頭工作。高溫錫膏用於焊接加工能承受高溫的部件,焊接要求高,精度高,BGA、QFN等電子元件。高溫錫膏和低溫錫膏焊接的性能方面不一樣,高溫錫膏電焊焊接出來的產品焊接的牢固度強,而低溫錫膏焊接的產品其牢固度相對來說會低一些,其原因是由於其合金成分中的鉍元素本身的特性所致。另外高溫錫膏電焊焊接出來的焊點會有一點點發黃,而低溫錫膏焊接的焊點無發黃。”
簡單總結一下就是:除溫度以外,在牢固度等方面低溫錫膏是不如高溫錫膏的。
聯想對此的回應
針對一些網友對於低溫錫膏的質疑,聯想官方發佈回應:
“1.低溫錫膏焊接是一項電子產品生產線成熟的且更加環保的技術
新型低溫錫膏主要成分是錫鉍合金,熔點為138℃,低於138℃時均為穩定固體狀態。低溫錫膏的焊接溫度為180℃,顯著低於常溫焊接的250℃焊接條件,因此元器件熱變形更小,主板質量更加穩定可靠。同時,焊接能耗低,更加節能環保。該技術是業界的一項成熟技術,已經被廣泛應用於電子產品的生產制造中。
2.低溫錫膏焊接技術符合國傢&國際標準,且經過多年大批量認證
聯想有嚴格的研發測試過程,均達到國傢以及國際質量標準。輕薄本產品在正常使用情況下,內部各器件溫度在70—80℃左右,極限溫度低於105℃,該溫度遠低於低溫錫膏軟化閾值,長期正常使用不存在可靠性問題。
根據歷年小新輕薄本售後數據,采用低溫錫膏焊接技術的機型和常溫錫焊技術的機型之間返修率沒有差異。無論您的小新產品遇到任何問題,隨時聯系我們,我們幫您全力解決。”
並且聯想小新官方微博還發佈一條關於低溫錫膏焊接技術在不同溫度下的焊接強度的測試視頻。
在該視頻中測試方法為:測試元件選擇焊點暴露在外,方便監測溫度及方便拉力測試固定,在筆記本主板上常見的“電感”,且電感是儲能元件,工作時溫度高溫升快,將接觸式測溫探頭置於電感焊點上。
測試標準為:采用電子行業通用要求,0805以上尺寸元件拉拔力大於1kg,以測試低溫錫膏焊接技術焊接強度。
最終結果為:電感焊點溫度從80度至140度左右的多個溫度節點拉力測試結果均符合相應標準。
對於聯想回應的吐槽
1.關於“環保”,這點前文中已經提及,畢竟降低焊接所需的溫度,確實“環保”。
2.業界廣泛使用的低溫錫膏焊接技術和聯想的低溫錫膏焊接技術可能不太一樣。
在聯想官網上《聯想低溫錫膏正在拯救地球》一文中,聯想低溫錫膏L-LTS(Lenovo LowTemp Solder)和一般低溫錫膏LTS(Industry-Low Temp Solder)的參數曲線並不相同。由此可以推測出聯想低溫錫膏使用的組分和業界一般的組分並不完全相同,也因此聯想低溫錫膏在機械性能等方面的表現與一般低溫錫膏也有可能是不同的。總不能沒被質疑的時候是“聯想低溫錫膏正在拯救地球”,被質疑之後就變成“低溫錫膏在業界廣泛應用”。如果聯想錫膏和業界錫膏不一樣的話,說業界錫膏沒問題恐怕不能從側面證明聯想錫膏也沒問題。
3.關於通過國傢標準,結合聯想隨後發的測試視頻,這裡所說的國傢標準恐怕是指“0805以上尺寸元件拉拔力大於1kg”。聯想小新發佈的測試視頻表面上可以得出結論“從結果看並不存在焊接強度可靠性問題”,但實際上並沒有解決大多數網友的疑問。
對於聯想測試視頻的吐槽
首先從測試標準上看,他測試的是拉拔力。按照他的測試方法,在不同溫度下用1kg拉力進行測試,沒有拉下來就算通過測試,拉下來就算不通過。
但是很多網友質疑的是低溫焊膏導致芯片虛焊,而不是芯片脫落。虛焊和脫落之間是有本質區別的。如果用人的胳膊舉例子的話,芯片虛焊相當於脫臼,芯片脫落則相當於截肢。就比如我們在運動或者工作中胳膊拉扯一下,胳膊確實沒有拉扯斷,但不能據此判斷胳膊是完好的,沒準胳膊已經脫臼。
具體到這個測試中隻是測試在不同溫度下拉沒拉斷,並沒有測試加熱之後相關的線路的連接是否穩定。也就是說跟虛焊有關的內容他並沒有測試。
而且在這次測試中測試對象是電感,而不是大多數網友關心的CPU。對於稍微解電子行業的讀者應該知道,CPU虛焊的後果可比電感虛焊的後果嚴重多。
對此有網友在其測試視頻下留言質疑,聯想小新給出的解釋為“方便測試”。這其實有些“本末倒置”,本來測試是為證明CPU不會因此虛焊,結果變成為測試,為方便測試,改測電感。
另外就是關於測試溫度的問題,在本次測試中測試溫度集中在80度至140度,對於筆記本來說是高溫區。但是對於掌握一定物理知識的人應該知道,很多金屬溫度升高韌性是會變強的,而溫度降低則有可能變脆。如果說芯片虛焊是脆性斷裂導致的,那麼應該重點測試低溫區,或者高低溫轉變後的相關連接強度。
應該怎麼測試?
為公平起見,這裡我們選擇一傢“同樣的”國內知名電腦廠商的相關測試方法進行對比。這個國內知名電腦廠商名為“聯想”。
首先對於“虛焊”問題的常規測試方法是切片(Cross Section)分析,也就是要看焊點橫截面的情況。
圖片來源:聯想
聯想在早期測試低溫錫膏焊接情況的時候就使用這種方法。他們在一次驗證測試中,突然發現芯片顆粒後面的焊錫球與電路板的連接處出現空洞,而這將影響到產品的可靠性!在多輪的反復驗證後,最終發現問題原來是由於內存顆粒排佈緊密導致助焊劑沒得到充分揮發造成的。
也就是說如果想測試“CPU虛焊”的問題,應該找幾臺故障機器做切片分析,尋找故障原因。而不應該選擇更加方便測試的“拉力測試法”。
另外在早期測試中,聯想發現“問題”原因在於“內存顆粒排佈緊密導致助焊劑沒得到充分揮發”。那麼回到現在的問題,電感的排佈、引腳密度等各方面情況顯然和CPU不同。用電感代替CPU進行測試顯然是難以說明問題的。聯想最早是想將低溫錫膏用於內存,他們當時測試的是內存,做切片分析的也是內存。
另外根據聯想的一些測試數據顯示,聯想對於低溫錫膏測試溫度是大概覆蓋0-300度。對於高溫部分其實測試到140度已經很充足,畢竟筆記本基本不會到這個溫度。但低溫卻沒有測試,筆記本在一些寒冷的地區,非工作情況下到0度是可能的。這種溫度是否會對焊接強度造成影響是需要測試的。