再流焊工艺技术的研究焊点的质量与可靠性

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1、欢迎光临SMT论坛页码，1/6焊点的质量与可靠性李民（信息产业部电子第二研究所，山西太原030024）摘要：主要介绍了Sn-Pb合金焊接点发生失效的各种表现形式，探讨发生的各种原因及如保在工艺上进行改进以改善焊点的可靠性，提高产品的质量。关键词：焊点；失效；质量；可靠性中图分类号：TN406文献标识码：B文章编号：1001-3474（2000）02-0070-04QualityandReliabilityofSolderJointLiMin(ElectronicsSecondResearchInstituteofMinistryIndustry,Yaiyuan030024,China)A

2、bstract:Allkindsoffailuresinsolderjointareintroduced,whosecausesarestudied.Howtoimprovejoint’squalityandreliabilityisalsostudied.Keywords:Solderjoint;Failure;Quality;ReliabilityDocumentCode:BArtocleID:1001-3474(2000)02-0070-04电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。焊点作为焊接的直接

3、结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。文中将就Sn-Pb焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面的介绍。1焊点的外观评价良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。其外观表现为：（1）良好的润湿http://www.smtsite.com/article/article_show.php?name=41

4、.htm01-12-22欢迎光临SMT论坛页码，2/6（2）适当的焊料量和焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位（或焊端），元件高度适中；（3）完整而平滑光亮的表面。原则上，这些准则适合于SMT中的一切焊接方法焊出的各类焊点。此外焊接点的边缘应当较薄，若焊接表面足够大，焊料与焊盘表面的润湿角以300以下为好，最大不超过600.2寿命周期内焊点的失效形式考虑到失效与时间的关系，失效形式分为三个不同的时期，如图1所示。（1）早期失效阶段，主要是质量不好的焊点大量发生失效，也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。可以通过工艺过程进行优化来减少早期失效率。（2）稳定失效率阶段，该阶段大部分焊

5、点的质量良好，失效的发生率（失效率）很低，且比较稳定。（3）寿命终结伦阶段，失效主要由累积的破环性因素造成的，包括化学的、冶金的、热一机械特性等因素，比如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应，或热一机械应力造成焊点失效。失效主要由材料的特性、焊点的具体结构和所受载荷决定。3焊接工艺引起的焊点失效机理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。3.1热应力与热冲击波峰焊过程中快速的冷热变化，对元件造成暂时的温度差，这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。焊料固化后，PCB还必须由1800

6、C降低到室温。由于PCB和元件之间的热膨胀系数不同，有时也会导致陶瓷元件的破裂。PCB的玻璃化转变温度一般在1800C和室温之间（FR-4大约是1250C）。焊接后，焊接面被强制冷却，这样PCB的两面就会在同一时刻处于不同的温度。结果当焊接面到达玻璃化转变温度或以下时，另一面还在玻璃化转变温度以上，于是出现PCB翘曲的现象。PCB翘曲严重时会损坏上面的元件。3.2金属的溶解http://www.smtsite.com/article/article_show.php?name=41.htm01-12-22欢迎光临SMT论坛页码，3/6在厚、薄膜混合电路（包括片式电容）组装中，常常有蚀金、

7、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、银会形成化合物，导致焊点的可靠性降低。许多情况下，在焊料从焊接温度冷却到固态温度的期间，有溶解的金属析出，在焊接基体内形成了脆性的金属化合物。铜生成针状的Cu6Sn5,银生成扁平的Ag3Sn,金生成AuSn4立方体。这些化合物有一个共同的特点是，就是非常脆，剪切强度极低，元件极易脱落。如果金、银含量少，生成的化合物的量不会很多，这些化合物对焊点的机械性能还不会造成太大的损害。但是