BGA混合焊点热循环负载下的可靠性研究

焊料从有铅向无铅转换中,不可避免会遇到二者混合使用的情况,有必要对生成的混合焊点进行可靠性研究。通过对不同工艺参数下形成的混合焊点和无铅焊点进行了外观检测、X射线检测和温度循环测试。结果显示,只要工艺参数控制得当,混合焊点是可行的。在焊球合金、焊料合金、峰值温度、液相线以上时间和焊接环境五个关键因素中,前四项对焊点可靠性比较重要,焊接环境对焊点可靠性的影响不很显著。

无铅过渡时期混合焊点可靠性研究进展

在电子产品向无铅化过渡时期,存在前向兼容和后向兼容混合焊点的可靠性问题,对相关的理论和实验研究进行了综述。重点介绍了后向兼容组装中再流温度曲线的设置、焊点合金成分的计算及液相线温度的估算。简要介绍了前向兼容焊点的可靠性,认为一般情况下其可靠性可被接受。

片式电阻混合焊点热循环负载可靠性研究

对在不同工艺参数下形成的、并且经过不同周数热循环负载的片式电阻混合焊点、有铅焊点和无铅焊点进行了外观检测和剪切测试。结果显示,在不同工艺参数下形成的混合焊点的剪切力,随热循环周数的变化趋势有所不同,但是在保证片式电阻焊端和焊料充分熔融的情况下,部分混合焊点的平均剪切力比有铅焊点高,热循环1 000周后,为9.1～11.1 N。

向后兼容混合焊点的可靠性分析

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅的混合情况。因此,有必要对形成的混合焊点进行可靠性分析。对混合焊点的失效形式和混合焊点的失效机理进行了分析,并进一步介绍了影响这类焊点可靠性的因素。

向前兼容焊点的可靠性分析

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅同时存在的混合情况,这种情况下形成的混合焊点是很复杂的。因此,有必要对这种混合焊点进行可靠性分析。根据混合焊点的主要失效形式,对混合焊点的失效机理从组装工艺、热疲劳、时效、机械冲击和震动等四个方面进行分析;然后从设计、材料、工艺和环境等四个方面介绍了影响这类焊点可靠性的因素。分析结果显示,工艺对混合焊点的前期可靠性影响最大,环境对混合焊点的后期可靠性影响最大。工艺的影响主要体现在焊接工艺方面,环境的影响主要体现在温度负载方面。

焊接温度曲线对混装BGA塌落和空洞的影响

采用有铅焊膏焊接无铅BGA是当前高可靠电子产品组装中应对BGA器件无铅化的手段之一。混合焊接时焊接温度曲线是影响BGA焊接质量和焊点性能的关键因素。研究不同焊接温度曲线条件下无铅BGA的塌落高度和焊点中空洞状况。研究结果表明,采用有铅焊膏焊接Sn Ag Cu BGA,但焊接峰值温度为215℃和220℃时,BGA未完全塌落,继续提高峰值温度到225℃,BGA塌落高度与有铅焊膏焊接有铅BGA的塌落高度接近;继续升高峰值温度,无铅BGA的塌落高度变化不大。当焊接峰值温度从215℃提高到230℃,混装焊点中的空洞逐渐减少;焊接峰值温度继续提高,焊点中空洞反而增加。

军用无铅器件组装可靠性分析及对策

无铅焊接技术已经广泛应用于消费类和通讯类电子产品中,但由于其发展时间较短,可靠性仍需进一步研究验证。军工企业出于可靠性的考虑仍旧采用有铅技术,但在实际生产中,不可避免地遇到越来越多的无铅器件。如何在采用有铅制程的情况下焊接无铅器件并保证其可靠性已成为军工单位迫切需要解决的问题。围绕混装工艺的可靠性,详细介绍适用于军工单位的有铅工艺制程焊接无铅元器件的工艺方法和可靠性分析,最终结合工作实际给出较为完整的应对策略。

器件焊端和印制板镀层对混装焊点性能的影响

随着电子产品无铅化的不断推进,在高可靠电子产品组装中,无铅镀层器件与有铅焊料混合装配焊接的情况不可避免。采用正交实验研究四种不同镀层的QFP器件、三种镀层PCB、两种温度曲线和SnPb焊膏的兼容性,并测定焊点的抗拉强度,采用扫描电镜分析焊点形貌。结果表明,在不同镀层器件的混装实验中,Sn和SnPb镀层焊点强度高于NiPdAu和SnBi镀层焊点;对于纯Sn镀层器件,采用有铅工艺温度曲线能够兼容该类器件的焊接;在实验采用的三种镀层工艺中,含铅热风整平工艺对焊接温度曲线的兼容性最好。