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失效模式分析:焊接无铅可靠性测试项目包括哪些?

日期:2021-11-12 11:26:00 浏览量:56 标签: 无铅测试 焊接 失效分析 990990藏宝阁首页

990990藏宝阁首页目前电子行业对无铅软钎焊的需求越来越迫切,已经对整个行业形成巨大冲击。无铅焊料已经开始逐步取代有铅焊料,但无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,必不可少地会给焊点可靠性带来新的问题。一个焊点的失效就有可能造成器件整体的失效,因此如何保证焊点的质量是一个重要问题。传统铅锡焊料含铅,而铅及铅化合物属剧毒物质,长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害。

SMT无铅焊点需做的可靠性测验项目有:

990990藏宝阁首页1、机械振动测验(vibration test)

990990藏宝阁首页2、机械冲击测验(shock test)

3、温度冲击测验(thermal shock test)

990990藏宝阁首页4、高加快老化测验(HALT test)

990990藏宝阁首页5、温湿度测验(thermal and humidity test)

基本上经过以上测验,就可以查验无铅焊点的可靠性。

失效模式分析:焊接无铅可靠性测试项目包括哪些?

现在无铅焊点的可靠性也越来越受到重视,焊点的失效模式以及影响无铅焊点可靠性的因素,测试方法介绍如下:

焊点的失效模式

990990藏宝阁首页焊点的可靠性实验工作,包括可靠性实验及分析,其目的一方面是评价、鉴定集成电路器件的可靠性水平,为整机可靠性设计提供参数;另一方面,就是要提高焊点的可靠性。这就要求对失效产品作必要的分析,找出失效模式,分析失效原因,其目的是为了纠正和改进设计工艺、结构参数、焊接工艺等,焊点失效模式对于循环寿命的预测非常重要,是建立其数学模型的基础。下面介绍3种失效模式。

1、焊接工艺引起的焊点失效

焊接工艺中的一些不利因素及随后进行的不适当的清洗工艺可能会导致焊点失效。SMT焊点可靠性问题主要来自于生产组装过程和服役过程。在生产组装过程中,由于焊前准备、焊接过程及焊后检测等设备条件的限制,以及焊接规范选择的人为误差,常造成焊接故障,如虚焊、焊锡短路及曼哈顿现象等。

另一方面,在使用过程中,由于不可避免的冲击、振动等也会造成焊点的机械损伤,如波峰焊过程中快速的冷热变化对元件造成暂时的温度差,使元件承受热一机械应力。当温差过大时,导致元件的陶瓷与玻璃部分产生应力裂纹。应力裂纹是影响焊点长期可靠性的不利因素。

同时在厚、薄膜混合电路(包括片式电容)组装过程中,常常有蚀金、蚀银的现象。这是因为焊料中的锡与镀金或镀银引脚中的金、银形成化合物,从而导致焊点的可靠性降低。过度的超声波清洗也可能对焊点的可靠性有影响。

2、时效引起的失效

当熔融的焊料与洁净的基板相接触时,在界面会形成金属间化合物(intermetallicCompounds)。在时效过程中,焊点的微结构会粗化,界面处的IMC亦会不断生长。焊点的失效部分依赖于IMC层的生长动力学。界面处的金属间化合物虽然是焊接良好的一个标志,但随着服役过程中其厚度的增加,会引起焊点中微裂纹萌生乃至断裂。

当其厚度超过某一临界值时,金属间化合物会表现出脆性,而由于组成焊点的多种材料间的热膨胀失配,使焊点在服役过程中会经历周期性的应变,形变量足够大时会导致失效。研究表明Sn60/Pb40软钎料合金中加入微量稀土元素镧,会减少金属化合物的厚度,进而使焊点的热疲劳寿命提高2倍,显著改善表面组装焊点的可靠性。

3、热循环引起的失效

990990藏宝阁首页电子器件在服役条件下,电路的周期性通断和环境温度的周期性变化会使焊点经受温度循环过程。封装材料问的热膨胀失配,将在焊点中产生应力和应变。温度变化时,焊点将承受一定的应力和应变。一般焊点所承受应变为1%~20%。在THT工艺中,器件的柔性引脚会吸收由于热失配而引起的大部分应变,焊点真正承受的应变是很小的。而在SMT中,应变基本由焊点来承受,从而会导致焊点中裂纹的萌生和扩展,最终失效。

由于焊点是因热膨胀系数不匹配产生热应力而开裂并导致失效,所以提高无引线元件与基板材料的热匹配最容易成为人们首先关注的问题。目前已研究开发出42%Ni-Fe合金(CTE=5&TImes;10-6℃-1)、Cu-36%Ni-Fe合金(铟瓦合金)、Cu-Mo-Cu及石英纤维复合材料等新材料,其中Cu-铟瓦-Cu复合基板改变其中各成份比例,用此基板铅焊的焊件经1500次热冲击实验,无焊点失效。另外还开发了在印制板上复合一层弹性较大的应力吸收层,用以吸收由于热失配引起的应力等方面的技术,也取得了比较好的效果。但新型基板材料的工艺复杂,价格相对昂贵,其实用性受到一定限制。

上述就是此次创芯检测带来的“焊接无铅测试”相关内容,希望对大家有帮助,我们将在后期带来更多精彩内容。我们的检测服务范围包括:电子元器件测试验证、IC真假鉴别产品设计选料、失效分析,功能检测、工厂来料检验以及编带等多种测试项目。热忱欢迎来电,我们将竭诚为您服务。

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