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可靠性试验中的焊点强度检测时需穿防静电、防静电鞋
来源:防静电服_防静电鞋 作者:苏州顺腾净化科技有限公司 日期:2012年04月10日 访问次数:

为了表征焊点在可靠性试验前后的变化,以及准确地判断焊点的失效状况,需要对焊点的某些特征参数进行必要的检测,如焊点的力学性能、金相组织、空洞结构等。本节只介绍焊点力学性能的测试,其余部分在“焊点的失效分析技术”部分介绍。
    (1)BGA球剪切强度测试
    随着电子产品的小型化及多功能化,SMT工艺中用到越来越多的球栅阵列(BGA)封装的芯片,这些芯片的引线脚就是一。个个的焊锡球,焊锡球置入的工艺质量决定了焊锡球的强度及可
靠性。越来越多的SMT质量案例与BGA封装时置球的质量有关,好不容易将BGA焊到PCB的焊盘上,结果却发现器件端的焊锡球与器件本体开裂,而仔细检查这种开裂却与工艺条件无关。
显然,这是一起BGA置球不良的质量问题。为了分析这类问题产生的原因并防止类似问题发生,常常是在BGA置球以后或SMT使用前对BGA置球的强度进行检测,具体的方法可参考JEDt!C
剪切方向垂直于置球方向需穿防静电、防静电鞋,推杆(或撞锤)距离器件基板的高度需要大于50um和小于球高度的25%,撞锤的宽度与球的直径大小相当需穿防静电、防静电鞋;推杆的移动速度约为100Ltm/s。试验后要对所获得的数据进行分析,凡是量值小于平均值加3个标准偏差以下的,或其他异常结果都应该仔细分析,并考虑拒收或不予使用。同时还需要主要剪切试验后焊点的破坏界面,也就是破坏模式。
    (2)焊点剪切强度测试
    对于使用SMT安装的PCBA上的焊点,大多数是没有引线脚的,或者引线脚非常短,这些焊点的强度通常只能测试其剪切力或剪切强度,而没有办法通过拉伸来测量拉伸强度。当焊盘的大小一致或可以比较的时候,通常只测焊点的剪切力,并分析力的分布和合格与否即可。相对于BGA的焊球而言,由于元器件的体积都比较大,可以使用普通的拉力机测试,只是需要根据元器件的大小选择规格合适的测试夹具(撞锤或推杆),见图19.10。推剪的速度。一般在50mm/min需穿防静电、防静电鞋,最好使用计算机将整个剪切测试的焊点剪切强度测试不--思:x~-图
过程记录下来,得到剪切力与时间的变化关系,其中焊点破坏时的峰值即为最大剪切力。
 
    需要特别注意的是,不能仅仅记录剪切力,更需要观察焊点破坏的失效界面。这对解释剪切强度的测试结果非常有帮助。对于一个焊点而言,至少存在3个界面,即焊料/焊盘、焊盘/P(:B基材、元器件端子/焊料,剪切试验中焊点破坏一般从最薄弱环节开始,有时甚至从3个界面之外的焊料中间破坏,偶尔也有元器件端子断裂的。不同的失效界面代表不同的机理,如果破裂在焊料/焊盘,说明此处最薄弱,如果剪切力异常小,说明该PcB存在质量问题,与焊接工艺无关;如果焊料本身中间破裂,剪切力特别小,则应该是焊点可能存在冷焊,这时应该检查工艺参数。具体的试验方法可参见日本工业标准JIS3198—5(Test Methods for Lead—Free Solders—Part 5ethods for Tensile Tests and Shear’Tests on Solder’.Joints)。
    如何判断一个无铅焊点剪切试验结果的合格与否呢?一般是先与有铅工艺的焊点比较需穿防静电、防静电鞋,如果力值大则合格;二是看其分布,力值小于3个标准偏差加均值的,异常小的视为不合格;三是看
破裂失效界面,如果是元器件或.PCB本身部分破裂,则焊点合格。如果没有一定的数据积累,不可能设定一个合格的绝对值标准。只有经过大量的试验,才可能给出一个标准的合格值。一般1210元器件无铅焊点的剪切力在20~30N左右。
    (3)焊点抗拉强度测试
    对于通孔安装(n王]r)的焊点,以及SMT安装的有引线脚的焊点,如QFP翼型脚焊点,其抗拉强度只能用拉的方式来测试。抗拉强度也可参考(式19.2)来计算,只不过需要将其中的剪切力
F换成拉力凡对于THT安装的元器件,只需要顺着元器件脚的方向拉伸,并记录焊点断裂时的最大值就可以了,拉伸速度一般为50mm/min。而对于翼型脚的焊点,则需要旋转45。角后拉伸。此外,与剪切力测试一样,需要关注焊点的破坏模式。力值的大小及合格与否也参考“焊点剪切强度测试”部分来分析。测试的详细步骤可参考日本标准JIS3198—6(Test Methods for
I~ead..Free Solders一‘Part 6 Methods for 45。Pull Tests ofSolder·.10ints on QFP Lead)。需要提醒的是,由于翼型脚之间的间距相当小且应力集中在脚上,所以一般选取器件的第一只脚开始,每排焊点选取最头和最尾的各2只脚进行测试,这样每个QFP器件一般共需要测试16个焊点。

 

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