实地探访联想联宝工厂：以严苛测试确保低温焊锡技术可靠性 ...

复活的鬼是丑鬼 · 发表于 2023-3-5 17:01:10

国际知名管理顾问公司凯捷旗下的凯捷研究院（Capgemini Research Institute, CRI），于 2021 年发布了《可持续 IT：为何可持续绿色 IT 革命时机已到？》的报告，该报告指出，当今笔记本电脑、台式机、智能手机等数码设备在生产过程中的碳排放量远超使用过程。但遗憾的是，许多企业对于自身 IT 碳足迹缺乏认识、测量与有效跟踪，因此对于碳成本的认知颇为有限，相当一部分企业甚至完全没有意识到碳成本的存在。
· 电子产品制造业实现双碳目标的关键一环为何是解决 " 三高 " 问题？
我国在 2020 年 9 月就明确了双碳目标时间节点，即在 2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和。在实现双碳目标的过程中，PC 设备从产品设计、原料采购、生产、运输、储存、使用和回收处理的全生命周期，都更加要求绿色环保理念和行动贯穿其中。

2022 年，工信部、国家发改委、生态环境部联合印发了《工业领域碳达峰实施方案》，明确支持电子等行业龙头企业，在供应链整合、创新低碳管理等关键领域发挥引领作用。作为全球最大的自有品牌 PC 设备生产制造龙头，联想自然更加需要加速推进双碳目标的实现。而想要实现双碳目标，如何解决困扰电子产品制造业数十年的高热量、高能耗、高二氧化碳排放量 " 三高 " 问题，就成为了关键一环。
为此，联想在 PC 主板、散热、结构、机箱、电源、器件、SMT、组装、包装、低碳模式、数据管理、软件等诸多领域共同发力，并从制造源头引入低温锡膏（Low Temperature Solder，简称 LTS）焊接工艺，着力解决三高问题，将绿色低碳覆盖到 PC 设备全生命周期。
· 低温锡膏焊接工艺为何是驱动绿色可持续发展的创新技术？
联想的低温锡膏焊接工艺是一种系统化的创新性表面焊接技术，能够有效降低电子产品制造过程中的热量、能耗与碳排放，这项关键突破性技术将为制造业发展注入新动能，为节能减排的环保目标和低碳经济做出贡献，是以技术创新驱动发展的有力体现。
在引入低温锡膏焊接工艺之前，元器件焊接最高温度会高达 250 摄氏度左右，高热量、高能耗必然带来更高的二氧化碳排放量。
低温锡膏焊接工艺使用的低温锡铋合金本身与高温锡银铜一样是无铅焊料，规避了早期的以锡铅为主要成分的焊料合金中，因含铅量较高，焊接过程中铅会大量挥发到空气中，长时间接触不仅对身体有害，同时也对环境造成污染的危害。而且得益于低温合金焊锡焊接最高温度仅为 180 摄氏度左右，比传统高温焊接技术降低了最高约 70 摄氏度，大幅提高了 PC 设备制造过程中的绿色低碳效率。
作为企业社会责任领域的表率，联想旗下生产研发基地联宝科技，是行业里率先承担起新型低温锡膏焊接工艺实际验证的企业，并在 2017 年底就率先部署了多条 SMT 生产线来实施低温锡膏焊接工艺，直接减少碳排放量最高约 35%。现在，联宝所有生产线均实现了同时支持高温和低温锡膏的焊接技术兼容，是否使用低温锡膏焊接技术，主要决定因素不是 " 想给谁用给谁用 "，而是将这项更加环保的技术应用到像轻薄本这样的更加适用的产品中去，这一点我们也会在文章的后面做技术端地解读。
事实上，新型的低温锡膏焊接工艺的研发由联想与英特尔等国际电子企业携手推进，是未来电子产品制造业实现双碳目标过程中的重要一环。此外，国际电子生产商联盟 ( iNEMI- 国际众多顶级电子供应链厂商顶尖专家共同组建的行业联盟 ) 早在 2015 年就启动了基于锡铋的低温焊接工艺和可靠性的研究项目，并制定了一系列评测和应用标准。其开发与验证过程中所需要的科学原理与测试方法都体现了真正的创新，通过不同的合金焊接材料配比（锡、铋）、微量元素的添加以及助焊剂的调整，结合回流焊温度与时间的组合，数千次的试验最终成就了这项业界领先、且绿色环保的创新工艺。
而且新工艺在回流焊接过程中减少了对 PC 主板和芯片的热应力，可以进一步提高 PC 设备的可靠性。在早期部署阶段，联想发现焊接过程中主要芯片的翘曲率降低了 50% 左右，每百万零件的缺陷率也显著降低。
· 实地探访联宝如何做到每一款走出生产线的设备都足够可靠
在位于安徽省合肥市的联宝科技智能制造工厂里，我们亲眼看到了低温锡膏焊接技术是如何通过测试验证，并最终应用到产品中去的整个过程。
同时，我们也注意到了网络上大家有关低温锡膏焊接技术的讨论，这里我们将对一些有代表性的疑问进行解答。
首先，低温锡膏与高温锡膏等焊料在应用产品的技术规范方面没有区别，联想在 PC 主板生产制造过程中采用统一的高标准，并不会因焊接工艺的不同而降低对产品质量的标准管控。而且低温锡膏的应用首先是确立在能够走出实验室验证阶段，如果其真正存在问题，那么你是根本没有机会看到低温锡膏在零售产品中使用的，它将被联想的工程师在实验室里直接淘汰。

其次，很多用户担心电脑使用温度以及使用时间会对低温锡膏的稳定性产生影响，进而发生脱焊等问题。但事实上，联想笔记本电脑的 CPU、GPU 核心温度都控制在 80 摄氏度左右，即便达到电脑主板设计的理论高值 105 摄氏度，距离低温锡膏的熔点 138 摄氏度还很远，完全不会因温度导致脱焊问题的发生。
在联宝工厂的实验室里，我们看到了主板经历了 125 摄氏度超高恒温 1000 小时、双 85 恒温恒湿 1000 小时以及高低温快速温变循环测试等加速老化测试，这些测试相比目前网络上放出的所谓的测试要严苛很多。而采用低温锡膏焊接的主板都只有在顺利通过这项测试之后，才被确认能够走出实验室并被应用到产品之中。

85 摄氏度 +85% 湿度 1000 小时循环测试，加速老化验证低温焊锡可靠性
接下来我们回到前文留下的问题，很多网友对于为什么小新这样的轻薄本产品会广泛使用低温锡膏焊接，而拯救者这样的高性能游戏本未使用低温锡膏焊接有所疑问。关于这一点，我们也向联想集团副总裁、电脑和智能设备首席质量官王会文先生及联宝工厂的技术团队进行了确认。
低温锡膏的使用某种程度上来说一方面是出于环保，另一方面则是由现阶段电脑 PCB、半导体芯片设计而决定的。联想小新这样的轻薄型笔记本产品所使用的 PCB 以及芯片非常纤薄，厚度大概只有 0.6mm 左右，传统的高温焊接材料因为在焊接过程中需要更高的温度，所以会有更大概率对如此纤薄的元器件造成损伤，如焊接过程中导致 PCB 板和芯片翘曲、变形而造成焊点不够牢固等问题。

主板、芯片越来越薄，是低温焊锡技术发展的另一主要原因
通过使用低温锡膏工艺，元器件曲翘率下降了 50% 左右，反倒是提升了产品质量。因此，低温锡膏越来越成为目前行业内认可的方案。它是技术发展到一定阶段所衍生出来的更为先进的焊接技术，另外根据联想联宝工厂的统计，使用低温锡膏虽然达到了绿色低碳，但由于低温锡膏焊接工艺需要使用到极低氧环境的焊接条件，充氮的工艺条件使得总体还会增加不少成本，并非是一些网友猜测的迫不得已或为了缩减成本强行去使用的技术。而且我们注意到，在联宝的产线，不管是使用低温锡膏工艺的产品，还是使用高温锡膏工艺的所有产品，都会使用点胶工艺来增强元器件焊接的牢固性，这在 PC 行业并不是完全普及的应用，因其会大幅增加制造成本。

点胶主要用来增强稳固性
此外我们注意到，网络上集中讨论低温锡膏焊接问题主要是在 2023 年 2 月中旬，此前和此后都没有如此高的热度。而正如前面所言，低温锡膏并非新兴技术，联想从 2015 年开始研究到 2017 年正式投产，其间研发、检测、验证到落地应用，至今已 8 年时间。而根据联想给出的数据来看，这期间已经有超过 4500 万台使用低温锡膏工艺的笔记本出货到全球各地超过 180 个国家和地区，至今没有正式接到因为这项工艺导致质量问题的报修。
我们在联宝工厂看到了来自生产线的 PCB 板电路印刷、贴片、焊接后功能的测试，也看到了主板焊接好后的板级测试以及安装到成品机器之后的二次测试。

工程师会对主板进行包括外观、电气、全功能测试等全方位细致检测
在联宝工厂，采用低温锡膏与采用其它焊接材料的主板都要经过相同的严苛测试，如 PCBA 板级测试会经过 85 摄氏度 +85% 高温高湿测试、零下 40- 零上 85 摄氏度的快速温变测试，125 摄氏度高温测试以及整机震动、冲击、扭曲等测试。这些经过测试后的主板还将被送入失效分析实验室，工程师们会将切片包胶、打磨之后，再用金相以及扫描电子显微镜放大数千至数万倍观察焊点是否开裂及发生微形态变化，通过反复多次实验确保工艺的可靠性。

切片后的主板被包埋在胶中

通过金相显微镜检查焊点是否存在问题

温湿环境测试产品可靠性

机械振动测试产品可靠性
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机械冲击测试产品可靠性
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机身扭曲测试验证成品可靠性& J' Z# ^+ ~& m0 V
同时，联想联宝工厂也拥有国内不多的通过 CNAS 认证的实验室。因此其测试标准、测试数据除了本身就高出国家和国际标准之外，在国际上也会与其它实验室达成互认，在这样严苛的测试标准下，低温锡膏能够经受住考验，成功走出实验室，并已经在超过 4500 万台设备上应用达到近 6 年时间，其可靠性不言而喻。& m' R8 Z( U; z% {7 F' V8 D
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联想集团副总裁、电脑和智能设备首席质量官王会文先生斩钉截铁地表示：" 我们的整机产品经过上千种严苛测试，质量没有问题。而且，无论是低温焊接还是常温焊接，我们对待所有产品的质量标准都是严格一致的，销往全球 180 多个国家和地区的产品质量都遵循一个标准，不会因为工艺的不同而区别对待。随着芯片集成度越来越高，主板越来越薄，我个人判断，低温锡膏工艺的采用是行业大势所趋。联想对于这项技术，可以免费开放给所有厂商。"
& u/ K0 ~( R' u* Y4 N. t' K( h7 }事实上，低温锡膏焊接技术可广泛应用于所有涉及印刷电路板的电子行业制造流程中，更为产品集成化拓展了更大的设计自由度和想象空间。推动这项技术的普及应用，是助力集成电路产业创新，促进绿色低碳发展，共建生态文明的一大强有力的催化剂。
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苏沚沁 · 发表于 2023-3-5 18:01:24

那你倒是解释一下为什么会过保即坏

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