目前電子行業(yè)對無鉛軟釬焊的需求越來越迫切，已經(jīng)對整個行業(yè)形成巨大沖擊。無鉛焊料已經(jīng)開始逐步取代有鉛焊料，但無鉛化技術(shù)由于焊料的差異和焊接工藝參數(shù)的調(diào)整，必不可少地會給焊點可靠性帶來新的問題。一個焊點的失效就有可能造成器件整體的失效，因此如何保證焊點的質(zhì)量是一個重要問題。傳統(tǒng)鉛錫焊料含鉛，而鉛及鉛化合物屬劇毒物質(zhì)，長期使用含鉛焊料會給人類健康和生活環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。
SMT無鉛焊點需做的可靠性測驗項目有：
1、機械振動測驗(vibration test)
2、機械沖擊測驗(shock test)
3、溫度沖擊測驗(thermal shock test)
4、高加快老化測驗(HALT test)
5、溫濕度測驗(thermal and humidity test)
基本上經(jīng)過以上測驗，就可以查驗無鉛焊點的可靠性。
_20211112112402_798.jpg "失效模式分析:焊接無鉛可靠性測試項目包括哪些?")
現(xiàn)在無鉛焊點的可靠性也越來越受到重視，焊點的失效模式以及影響無鉛焊點可靠性的因素，測試方法介紹如下:
焊點的失效模式
焊點的可靠性實驗工作，包括可靠性實驗及分析，其目的一方面是評價、鑒定集成電路器件的可靠性水平，為整機可靠性設(shè)計提供參數(shù)；另一方面，就是要提高焊點的可靠性。這就要求對失效產(chǎn)品作必要的分析，找出失效模式，分析失效原因，其目的是為了糾正和改進設(shè)計工藝、結(jié)構(gòu)參數(shù)、焊接工藝等，焊點失效模式對于循環(huán)壽命的預(yù)測非常重要，是建立其數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)。下面介紹3種失效模式。
1、焊接工藝引起的焊點失效
焊接工藝中的一些不利因素及隨后進行的不適當(dāng)?shù)那逑垂に嚳赡軙?dǎo)致焊點失效。SMT焊點可靠性問題主要來自于生產(chǎn)組裝過程和服役過程。在生產(chǎn)組裝過程中，由于焊前準(zhǔn)備、焊接過程及焊后檢測等設(shè)備條件的限制，以及焊接規(guī)范選擇的人為誤差，常造成焊接故障，如虛焊、焊錫短路及曼哈頓現(xiàn)象等。
另一方面，在使用過程中，由于不可避免的沖擊、振動等也會造成焊點的機械損傷，如波峰焊過程中快速的冷熱變化對元件造成暫時的溫度差，使元件承受熱一機械應(yīng)力。當(dāng)溫差過大時，導(dǎo)致元件的陶瓷與玻璃部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。應(yīng)力裂紋是影響焊點長期可靠性的不利因素。
同時在厚、薄膜混合電路（包括片式電容）組裝過程中，常常有蝕金、蝕銀的現(xiàn)象。這是因為焊料中的錫與鍍金或鍍銀引腳中的金、銀形成化合物，從而導(dǎo)致焊點的可靠性降低。過度的超聲波清洗也可能對焊點的可靠性有影響。
2、時效引起的失效
當(dāng)熔融的焊料與潔凈的基板相接觸時，在界面會形成金屬間化合物（intermetallicCompounds）。在時效過程中，焊點的微結(jié)構(gòu)會粗化，界面處的IMC亦會不斷生長。焊點的失效部分依賴于IMC層的生長動力學(xué)。界面處的金屬間化合物雖然是焊接良好的一個標(biāo)志，但隨著服役過程中其厚度的增加，會引起焊點中微裂紋萌生乃至斷裂。
當(dāng)其厚度超過某一臨界值時，金屬間化合物會表現(xiàn)出脆性，而由于組成焊點的多種材料間的熱膨脹失配，使焊點在服役過程中會經(jīng)歷周期性的應(yīng)變，形變量足夠大時會導(dǎo)致失效。研究表明Sn60／Pb40軟釬料合金中加入微量稀土元素鑭，會減少金屬化合物的厚度，進而使焊點的熱疲勞壽命提高2倍，顯著改善表面組裝焊點的可靠性。
3、熱循環(huán)引起的失效
電子器件在服役條件下，電路的周期性通斷和環(huán)境溫度的周期性變化會使焊點經(jīng)受溫度循環(huán)過程。封裝材料問的熱膨脹失配，將在焊點中產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。溫度變化時，焊點將承受一定的應(yīng)力和應(yīng)變。一般焊點所承受應(yīng)變?yōu)?％～20％。在THT工藝中，器件的柔性引腳會吸收由于熱失配而引起的大部分應(yīng)變，焊點真正承受的應(yīng)變是很小的。而在SMT中，應(yīng)變基本由焊點來承受，從而會導(dǎo)致焊點中裂紋的萌生和擴展，最終失效。
由于焊點是因熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生熱應(yīng)力而開裂并導(dǎo)致失效，所以提高無引線元件與基板材料的熱匹配最容易成為人們首先關(guān)注的問題。目前已研究開發(fā)出42％Ni-Fe合金（CTE=5&TImes;10-6℃-1）、Cu-36％Ni-Fe合金（銦瓦合金）、Cu-Mo-Cu及石英纖維復(fù)合材料等新材料，其中Cu-銦瓦-Cu復(fù)合基板改變其中各成份比例，用此基板鉛焊的焊件經(jīng)1500次熱沖擊實驗，無焊點失效。另外還開發(fā)了在印制板上復(fù)合一層彈性較大的應(yīng)力吸收層，用以吸收由于熱失配引起的應(yīng)力等方面的技術(shù)，也取得了比較好的效果。但新型基板材料的工藝復(fù)雜，價格相對昂貴，其實用性受到一定限制。
上述就是此次創(chuàng)芯檢測帶來的“焊接無鉛測試”相關(guān)內(nèi)容，希望對大家有幫助，我們將在后期帶來更多精彩內(nèi)容。我們的檢測服務(wù)范圍包括：電子元器件測試驗證、IC真假鑒別產(chǎn)品設(shè)計選料、失效分析，功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。熱忱歡迎來電，我們將竭誠為您服務(wù)。
