SMT焊点中的空洞是问题吗？

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1、SMT焊点中的空洞是问题吗？【来源:SMT技术网】【编辑:admin】【时间:2009-3-179:28:08】【点击:125】--------------------------------------------------------------------------------IPC焊料产品价值协会（SPVC）通过一项可靠性研究来确定在装配、金相分析和基本特性、热冲击和温度循环中，无铅合金中的各种锡银铜（SAC）合金的性能是否相当。SPVC的结论是三种SAC合金的性能相差不多，建议把SAC3

2、05作为电子行业首选的无铅合金。这项研究的另一个结果是，在对使用SAC无铅焊膏的测试板进行分析时，检查出有空洞。在测试电路板上把空洞标了出来，但没有对它进行修补，在这种情况下，让测试电路板经受热冲击和温度循环。空洞也经历了热冲击和温度循环，SPVC还对焊点中空洞进行比较。关于焊点的争论电子制造行业公认的是，通常在x光照片中看到的空洞，可能是把焊点划作不合格的一个因素：特别是当空洞的大小超过焊点的25%时──尤其是在BGA里出现空洞的情况下。对于焊点中的空洞，电子装配业一直存在争议。随着向无铅的转变，争

3、议越来越激烈。原因是无铅焊点比锡铅焊料更容易形成空洞；而且在SAC合金中，空洞的百分比要比其他无铅合金高。测试方案在IPCSPVC测试项目中使用两种无铅电路板进行测试：无铅测试板A*和无铅测试板B**。这两种测试板所用的焊膏不是专门挑选的，但使用同样的助焊剂。这样?龅牡哪勘晔俏私飧髦趾辖鹬涞牟畋稹Ｎ颐敲挥姓攵院父喽怨ひ战杏呕?在无铅测试板A*中，使用三种SAC合金焊膏装配的所有电路板上都看到空洞，面积超过25%，其中，特别是间距为0.5mm的CSP84无铅元件。用锡铅合金装配的电路板，明显地存

4、在空洞，但是，用锡铅合金装配的间距为0.5mm的CSP84元件上，空洞面积不到25%。在无铅测试板B**上，在使用SAC合金装配的所有电路板上都看到空洞面积超过25%。在电路板上，PBGA196、C-CSP224和晶片级封装CSP8的空洞几乎都超过的25%。为了确定空洞对焊点可靠性的影响，IPCSPVC采用的测试方案包括整个行业普遍认可的常规温度循环和热冲击。对两组测试板都进行了环境试验，在测试期间，对它们的功能进行监测。测试板中包括两家公司的电路板，每家公司的测试板有四组，每组四十块，分别使用三种S

5、AC焊料合金成分，以及一种低熔点（锡铅）焊料，以便对比。每组都拿出一块板来进行破坏性金相分析，这块试验板没有参加温度循环研究。所使用的温度循环方案反映了IPC测试方法。这个温度循环方案首先在低温（0℃）保持十分钟，然后，温度缓慢上升至100℃，接着在这个高温下保持十分钟的时间，然后，渐渐回到低温状态。整个温度循环通常大约需要60分钟。循环时间与炉温上升的时间和测试板温度稳定过程有关。热冲击测试方案和JEDEC规定的很相似，它先在低温（-55℃）保持五分钟的时间，然后在高温（125℃）保持十分钟的时间，

6、然后再回到低温。总的循环时间大约在20分钟左右。这个循环过程连续地重复进行。对两组测试件的样品，每组进行了500次温度循环就进行金相分析。测试结果在环境试验后，这项研究对空洞的X射线分析结果进行了比较，比较了6000次温度循环后的失效情况，热冲击，对失效的焊点和正常的焊点都进行金相检查，并比较金相检查的结果。从这些比较，并且用若干不同的统计方法来比较温度失效数据和空洞位置和尺寸，我们可以清楚地看到，空洞不会对焊点的完整性产生任何影响。在每500次温度循环之后，把电路板拿出来，对每块电路板上的每个元件进

7、行穿透性X射线成像。从这个图像我们可以看到，在SAC合金焊点中的空洞远远比锡铅合金焊点的多。就数量和大小而言，CSP84封装焊点中的空洞比其他阵列封装焊点的空洞多。使用经历了温度循环的封装的剖面图对空洞进行比较，我们看不到空洞与连接失效有什幺明显的关联。例如，在测试板A*的SAC305焊点的剖面图上看到大空洞，但是，这并不能说明这些空洞会致使连接失效——虽说这个封装经历了4500次温度循环。图1测试板A上的CSP84封装的威布尔2-P分布。在无铅测试板A*上，对于间距为0.5mm的84个输入/输出CP

8、S封装，温度循环引起的蠕变疲劳导致的焊点失效相当多，由此可以得到两个参数，即威布尔斜率（β）和特征寿命（η）值。图1是CSP84封装失效分布的威布尔图。威布尔分布说明SAC合金焊点的特征寿命比锡铅焊点更长（SAC合金为4713到6810次温度循环，锡铅合金是1595次温度循环）。然而，在没有进行监测的电路板上，每500次温度循环的穿透式X射线图像和剖面图表明SAC合金焊点里的空洞比SnPb焊点里的空洞明显多很多，也大很多。正是由于这点，在进行了6000次