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無鉛焊點(diǎn)可靠性的幾種測試方法

作者:綠志島 2022-09-05 0

在挑選焊接材料種類時,我們不但要關(guān)注焊接材料自身的機(jī)械性能,也要關(guān)注焊接材料所形成焊點(diǎn)的可靠性。實(shí)際上焊接材料的機(jī)械性能并不完全等同于焊點(diǎn)的機(jī)械性能,特別是對于無鉛焊錫的焊點(diǎn)來說。焊料所形成的焊點(diǎn),在焊料與焊盤的連接處形成MC,對于錫鉛焊料,MC的機(jī)械強(qiáng)度要大于焊料自身的強(qiáng)度,當(dāng)遭受外力沖擊時,斷裂處通常會穿過焊料本身,此時需要打的外力沖擊能量。而無鉛焊料產(chǎn)生的焊點(diǎn)則不同,在高速沖擊下,斷裂會出現(xiàn)在IMC處,并且隨著沖擊的速度增快,IMC處的斷裂概率也會隨之增加,并且不需要太強(qiáng)的外力沖擊能量。因此各大廠家都越來越重視對無鉛焊料所形成的焊點(diǎn)測試,通過它來評估無鉛焊料的機(jī)械性能。具體測試有以下幾種。


一、高溫老化法:


高溫老化法是較為常用的實(shí)驗(yàn)方法,簡單可靠,一般焊點(diǎn)老化后性能都會有所下降,不同焊料之間,焊點(diǎn)性能所下降的程度不一樣。具體方法是把試樣品放到烘箱中老化 ,烘箱溫度可選擇150/180/200℃,時間可選擇200/300/400h不等,然后再測試焊點(diǎn)強(qiáng)度,通過比較來評選好的焊料。


二、焊點(diǎn)高速沖擊試驗(yàn):

盡管大家注重無鉛焊錫引起的脆性斷裂問題,但是早期的裁切和拉伸測試方法使脆性斷裂失效問題顯得并不常見,這并不是因?yàn)榇嘈詳嗔巡粫a(chǎn)生,僅僅是是因?yàn)樵缙诘臏y試體系不能提供一個穩(wěn)定的力來證明這種失效模式的存在。近些年來工程師們研發(fā)了焊點(diǎn)高速沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)從而使試驗(yàn)變得簡單化。


三、跌落試驗(yàn):

跌落試驗(yàn)是傳統(tǒng)的評估焊點(diǎn)可靠性的方法之一,簡單易行,成本低,目前主要用于評估容易掉到地上的電子產(chǎn)品,例如手機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品。由于這類產(chǎn)品使用時極易掉落到地上,并會在電氣方面出現(xiàn)故障,其中包括元器件和電路板之間的焊點(diǎn)出現(xiàn)破裂。此外跌落試驗(yàn)還可用來做對比試驗(yàn),例如,針對無鉛 WLCSP元器件做跌落測試時,可對比使用底部填充料與不使用底部填充料時焊點(diǎn)的可靠性,通常會發(fā)現(xiàn)使用底部填充料的無鉛 WLCSP元器件可靠性能好。跌落試驗(yàn)可參考GB2423以及 JEDEC JESD22-B111標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。


四、板級測試

將要測評的焊料組裝成測試板(通常做不同焊料對比試驗(yàn)),然后按需要選擇測試方法

高低溫沖擊法。高低溫沖擊法的方法可按下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行:

●IPC-SM-785《表面安裝焊接件加速可靠性試驗(yàn)導(dǎo)則》;

●IPC-9701《表面安裝焊接件加速可靠性試驗(yàn)方法與鑒定要求》;

●IPC-TM-650《實(shí)驗(yàn)方法手冊》

具體做法是將焊接后的樣板放在專用的高低溫試驗(yàn)箱中,IPC-9701標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)5種試驗(yàn)條件下的性能實(shí)驗(yàn)方法,從低要求的T100℃到嚴(yán)要求的T180℃C,計(jì)劃分5個不同檔次。溫差越大,其條件越惡劣,即對焊點(diǎn)可靠性要求越高。

每個標(biāo)準(zhǔn)中在低溫和高溫各停留30min,每變化一次,為一個周期。通常一個試驗(yàn)要做2000~3000個周期,然后通過目測或按 IPC-TM6650標(biāo)準(zhǔn)測試評估。5個不同檔次的溫度差為:

●TC1:0℃/30min←→100℃,T為100℃推薦參考;

●TC2:-25℃/30min←→100/30min,T為125℃;

●TC3:-40/30min←→125/30min,T為165℃;

●TC4:-55/30min←→100C/30min,T為155℃;

●TC5:-55/30min←→125℃/30min,T為180℃

整個試驗(yàn)過程中按下述要求測試:

每100個周期判斷龜裂發(fā)生率;

每500周期測試剝離強(qiáng)度。

上述試驗(yàn)是模仿電子產(chǎn)品工作狀態(tài)進(jìn)行的,即焊點(diǎn)由于自身的電阻,當(dāng)有電流通過時會發(fā)熱,而不工作時焊點(diǎn)恢復(fù)到室溫,從高溫到室溫意味著焊點(diǎn)經(jīng)受高低溫的變化,在汽車電子中有些部位電子產(chǎn)品中焊點(diǎn)升溫會達(dá)到80℃以上,如果再加上環(huán)境溫度交替變化那么焊點(diǎn)升溫還會更高。因此該試驗(yàn)方法實(shí)用性強(qiáng),但試驗(yàn)周期長費(fèi)用高,試驗(yàn)前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備。

以上便是今天綠志島為大家?guī)淼娜績?nèi)容了,更多相關(guān)資訊可搜索“東莞綠志島”進(jìn)行查看,我們會定期更新資訊,歡迎關(guān)注,謝謝大家的觀看。

線路板焊點(diǎn)

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