通孔元件再流焊点的抗热疲劳性能预测()

《通孔元件再流焊点的抗热疲劳性能预测()》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、通孔元件再流焊点的抗热疲劳性能预测（Ⅰ）—焊点抗热疲劳能力的试验研究丁颖王春青（哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室150001）E-mail:dyzoe@sina.com摘要针对通孔焊点进行了热冲击的可靠性测试，以非破坏性和破坏性的试验方式，对比分析了传统的波峰焊点和再流焊点的抗热疲劳能力。发现CTE失配是焊点产生裂纹的主要原因，而焊点形态的差异又使得再流焊点内部断裂程度不同于波峰焊点，并进一步分析了其断裂机制。关键词再流焊点；可靠性；抗热疲劳能力；热冲击；裂纹通孔插件占多数的印制电路板组件，以前一直使用波峰焊接，为适应电子装联技术的发展，表面贴装/

2、插装混合板的焊接现多采用通孔再流工艺。然而，这种工艺条件下，一般用模板印刷的方法不能给通孔施放足够的钎料（孔内填充量不足、焊点不能在印制电路板两面成[1]型），使得焊点的机械强度对比波峰焊点有所降低，服役寿命缩短，这种情况下，通孔焊点的可靠性能否满足生产要求还不知道。而焊点的可靠性问题主要是指温度循环下焊点抗热疲劳能力的好坏，因此对其相关的研究也就势在必行。[2]根据强度试验的结果：对于两种厚度（2.5mm、1.5mm）的试验板，当钎料量达到75%（指焊后镀铜孔内除去引针部分所占体积的钎料填充量）时，再流焊点的质量稳定，与波峰焊点强度相当，从焊点的外观上看，没

3、有空洞，焊点比较完整。此时，再增加钎料量对强度提高没有贡献。根据以上结果，在热循环试验研究中，主要是比较分析满足强度要求的75%钎料量的再流焊点与波峰焊点的抗热疲劳性能，找出焊点的失效模式和断裂机制。1试验过程1.1试验方法试验采用德国Weiss公司生产的TS130型热冲击实验系统，该系统有上下两个冷热温度室，通过升降系统使试件循环地置于两个温度室中，用控温的干燥空气流对其进行加热和冷却，并与周围环境隔绝，使试件经历所需要的热循环过程。试验参照美军标MIL-STD-883D，testmethod1011.9，将焊后的PCB板放入Weiss热冲击实验箱进行冷热循

4、环试验。实验箱高温区设为125℃，低温区设为-55℃。循环周期1320s，高低温各保温15min。循环后，对所有影响参数下再流、波峰焊点进行非破坏性、破坏性对比测试，考察焊点的抗热疲劳能力。按照标准焊点应满足1000周循环后不产生严重断裂而使电信号传输失真。进行可靠性测试的同一规格的焊点共有64个，每次取样8个焊点，可分8次进行采样分析，取样从0周开始，300周、600周、800周、900周、1000周、1100周，至1200周循环结束。1.2试验内容试验采用四种常用的可靠性测试手段，对循环后的焊点进行分析：（1）表面状态观测以循环时间最长的1200周试样为依

5、据，通过显微镜记录样点每次取出后的表面形貌，观察各种焊点出现裂纹的时间及其扩展趋势，并选出作剖面分析的代表性试样。（2）静态电阻测试每4个引针作为一个回路，进行静态电阻测试，以1100周试样为依据，分析在经过温度循环后，常温下器件的工作情况，考察焊点的电性能，同时可作为辅助手段预测裂纹扩展。（3）金相剖面分析CrossSection是对焊点的破坏性分析手段，可详尽描述钎料的裂纹延伸扩展情况、组织结构特点、金属间化合物（IMC）层厚度，近而分析失效模式。（4）疲劳后强度测试CrossSection不能对所有周次循环后的样点进行，因此，单纯地依靠观察金相剖面找到完

6、全正确的发展趋势，无疑是事倍功半的事情。而疲劳后样品的强度测试，可以从整体上对全部疲劳样品做出统计性分析，成为切实可行的疲劳结果测试手段之一。2试验结果及分析2.1表面状态观测图1、2所示为厚板波峰焊点与再流焊点随循环时间变化的表面状态观测结果，波峰焊点从300周开始即出现表面裂纹，并随着时间的延长有扩大的趋势。再流焊点300周表面裂纹相对波峰焊点不很明显，600周出现明显裂纹，随着循环的进行未见扩张。(a)(b)(c)(d)图1波峰焊点的表面状态Fig.1Configurationsofwavesolderedjointssurface（a）―After30

7、0cycles；（b）―After600cycles；（c）―After1000cycles；（d）―After1200cycles(a)(b)(c)(d)图2再流焊点的表面状态Fig.2Configurationsofreflowsolderedjointssurface（a）―After300cycles；（b）―After600cycles；（c）―After1000cycles；（d）―After1200cycles图3所示为薄、厚板再流焊点在1000周循环后表面状态观测结果。可以看出，厚板的表面裂纹明显大于薄板。(a)(b)图3薄板焊点与厚板焊点表面

8、状态的对比Fig.3Configura