05 Soldering and Solder joint

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1、焊接与焊点失效分析焊接烙铁世界上第一把大规模生产的电烙铁--ERSAH1焊接烙铁SMTA装配线－－回流焊－回流焊SMTA装配线－－回流焊－回流焊SMTA装配线－－波峰焊－波峰焊SMTA装配线－－波峰焊－波峰焊返修工艺机械压焊焊锡结晶过程F凝固：：：从液态到固态的转变：从液态到固态的转变L结晶：：：通过凝固形成晶体结构：通过凝固形成晶体结构自由能FS液相DFDT理论结晶温度过冷度温度T1T0温度实际结晶温度过冷度：：：DDDT=T1-T0固相T：：：理论结晶温度：理论结晶温度0T：：：实际结晶温度：实际结晶温度时间1非自发形核(续续）续）qqq=0000

2、0qqq=900900sssBLSB当活性质点或界面与晶核原子排列吻合时，，，sss®®®0sss»sqqq®q®®®0SB，，，SLBL，，，合金相图－－共晶相图－共晶相图焊锡结晶过程中的界面反应CuSn65CuSn3焊锡结晶过程中的界面反应金属间化合物的形成和长大IMC生长—温度的影响220/60s240/60s260/60s焊接过程中形成的复杂界面金属间化合物形貌焊接过程中形成的金属间化

3、合物形貌时效过程中界面金属间化合物的演化0C100小时1250C1500小时焊接后125时效过程中界面金属间化合物的演化CuSn65CuSn3金属间化合物厚度对焊点强度的影响时效过程中焊料组织结构的演化焊接后焊点组织300周循环后组织粗化1300周循环后组织粗化焊料的力学性质和在应力作用下的变形特征•硬焊料•软焊料•弹性•塑性•粘性•粘塑性焊料的蠕变行为位错滑移晶界滑移晶界滑移与微结构关系不大微结构粗化空洞形成沿晶断裂裂纹萌生并扩展沿晶断裂穿晶断裂导致焊点失效的常见应力•周期性热膨胀（（外部环境温度变化（外部环境温度变化，，器件自身工作时，器件自身工作时温度变化，，

4、器件周围器件工作产生的温度变化等，器件周围器件工作产生的温度变化等）•温度冲击（（严酷使用环境（严酷使用环境，，焊接快速冷却过程等，焊接快速冷却过程等）•振动(运输环境，，使用环境等，使用环境等)•机械应力（（装配（装配，，操作，操作，，跌落，跌落，，加速度等，加速度等）焊点可靠性设计环境应力工艺DFRDFMDFXDFT材料制造阶段人员（（（人（人人人））））环境设备应用阶段（（（环（环环环））））（（（机（机机机））））方法材料产品在应用过（（（法（法法法））））（（（料（料料料））））程中的应力是否与设计一致致？致？？未考虑到？未考虑到的应力源，，过，过应力？影

5、响焊点可靠性的常见因素辅助材料器件印刷电路板类型（leaded,焊膏（成份，物性，底充胶功率Leadless,Ball,工艺性）Landetc)翘曲基体材料引线框架材料涂覆材料焊棒，焊丝封装尺寸，封装材结构焊盘涂层（HASL,料，芯片尺寸，引NiAu,OSP等）脚数，引脚间距助焊剂可焊性SMT贴片胶可焊性焊盘结构，尺寸共面性，翘曲引脚镀层材料清洗剂，引脚变形焊点可靠性焊接方式(回流，波峰，选印刷工艺及参潮湿高温，低温，择性焊接，机数温度循环，温械压接等)度冲击焊接温度曲线有害气体功率循环，高温次数，贴片工艺及参数机械应力(弯曲，振结露动，跌落，冲击，返修，返工等加速

6、度等)工艺环境应力影响焊点寿命的常见因素器件因素封装尺寸、、、引脚数、引脚数、、、引脚间距、引脚间距、、、芯片尺寸、芯片尺寸器件类型：：：有引脚型：有引脚型、、、无引脚型、无引脚型器件材料：：：引线框架：引线框架、、、塑封料、塑封料、、、粘片胶、粘片胶共面性、、、翘曲、翘曲引脚镀层材料可焊性……影响焊点寿命的常见因素印制电路板材料：：：FR4,FR5,BT,PI印制电路板结构：：：层数：层数、、、厚度、厚度阻焊层材料焊盘设计及类型：：：SMD/NSMD/viainpad翘曲焊盘涂层:HASL,AuNi,OSP,Ag,Sn覆铜板焊盘与丝网设计覆铜板焊盘表面涂层影响焊点

7、寿命的常见因素焊接工艺回流焊、、、波峰焊、波峰焊温度曲线：：：熔点以上时间：熔点以上时间、、、峰值温度、峰值温度、、、冷却速度、冷却速度热过程次数：：：正面：正面、、、背面、背面、、、波峰焊、波峰焊、、、翻修、翻修、、、等、等等等材料焊膏材料焊膏体积（（（stencildesign）））应用环境应力高温、、、温度循环、温度循环、、、温度冲击、温度冲击、、、机械振动、机械振动、、、机械冲击、机械冲击、、、机械弯曲导致焊点失效的常见因素无设计/不良设计应力过载早期失效：：：Infantmortality浸润性问题/空洞/翘曲/共面性问题/黑镍/金脆/三三三元金属间化