LOGOLOGOLOGOLOGO 焊点可靠性分析焊点可靠性分析 目录目录 焊点的基础知识1 1 1 1 焊点的工艺流程2 2 2 2 焊点的工艺评价3 3 3 3 焊点的可靠性评价4 4 4 4 1.1.1.1.焊点的基础知识焊点的基础知识 1.1焊点：无铅/锡铅焊料被 加热到熔点以上，焊接金 属表面在助焊剂的活化作 用下，对金属表面的氧化 层和污染物起到清洗作 用，同时使金属表面获得 足够的激活能。熔融的焊 料在经过助焊剂净化的金 属表面上进行浸润、发生 扩散、冶金结合，在焊料 和被焊接金属表面之间生 成金属间结合层，冷却后 使得焊料凝固，形成焊点。 焊点图片 在焊接界面形成 良好滋润 形成良好焊点的关键 形成合适的金属 化间化合物 1.2形成良好焊点的关键 1.31.31.31.3焊点的基本结构和基本作用焊点的基本结构和基本作用 焊点的基本构成：器 件引脚、焊料、PCB 焊盘、界面的金属化 层 焊点的基本作用：电 气连接、机械连接 2.2.2.2.焊点的工艺流程焊点的工艺流程 冷却后形成焊点 表面清洗 焊件加热 焊料润湿 扩散结合层 焊接工艺焊接工艺 表面清洁 焊件加热 焊料润湿 扩散结合层 冷却后形成焊点 焊接过程分解焊接过程分解焊接过程分解焊接过程分解 助助助助 焊焊焊焊 剂剂剂剂 残残残残 留留留留 的的的的 影影影影 响响响响 高温和高温和高温和高温和 温度差温度差温度差温度差 异的影异的影异的影异的影 响响响响 焊点微观结焊点微观结焊点微观结焊点微观结 构的差异构的差异构的差异构的差异 2.12.12.12.1主要的焊接工艺主要的焊接工艺 软钎焊接：手工焊接软钎焊接：手工焊接软钎焊接：手工焊接软钎焊接：手工焊接 波峰焊接波峰焊接波峰焊接波峰焊接 SMTSMTSMTSMT再流焊再流焊再流焊再流焊 接接接接 其他焊接：激光焊接其他焊接：激光焊接其他焊接：激光焊接其他焊接：激光焊接 氩弧焊接氩弧焊接氩弧焊接氩弧焊接 压焊等压焊等压焊等压焊等 主要针对钎焊接主要针对钎焊接主要针对钎焊接主要针对钎焊接 2.1.12.1.12.1.12.1.1手工焊接手工焊接 手工焊接工艺手工焊接工艺手工焊接工艺手工焊接工艺 手工焊接工艺缺陷：焊料对引脚润湿不 良；焊料对孔壁润湿、填充不足。 2.1.22.1.22.1.22.1.2波峰焊波峰焊 波峰焊：波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊 接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道 道类似波浪的现象,所以叫“波峰焊“ 波峰焊曲线图波峰焊曲线图 2.1.32.1.32.1.32.1.3回流焊回流焊 回流焊：回流焊技术在电子制造领 域并不陌生，我们电脑内使用的各 种板卡上的元件都是通过这种工艺 焊接到线路板上的，这种设备的内 部有一个加热电路，将空气或氮气 加热到足够高的温度后吹向已经贴 好元件的线路板，让元件两侧的焊 料融化后与主板粘结 回流焊接工艺回流焊接工艺回流焊接工艺回流焊接工艺 回流焊曲线图回流焊曲线图 焊接缺陷案例焊接缺陷案例 2.22.22.22.2工艺不当主要失效模式工艺不当主要失效模式 工艺不当 焊点冷焊静电损伤 焊点偏位异常 陶瓷电容破裂 潮湿敏感损伤 焊点过度焊接 工艺缺陷原因汇总分析工艺缺陷原因汇总分析 1 包括元器件、助 焊剂等材料控制 不合理 3 后期检测的手段 缺乏，不能及时 发现问题 2 焊接工艺参数缺 乏必要的控制和 优化 补充：技术人员对工艺控制的要求掌握不够 3.3.3.3.焊点的工艺评价焊点的工艺评价 9.热分析技术 （TGA/DSC/TMA) 10.染色与渗透技术 11.其他分析测试技 术 9.热分析技术 （TGA/DSC/TMA) 10.染色与渗透技术 11.其他分析测试技 术 5.金相切片分析 6.扫描电镜分析 SEM 7.能谱分析EDAX 8.光电子能谱XPS 5.金相切片分析 6.扫描电镜分析 SEM 7.能谱分析EDAX 8.光电子能谱XPS 1.红外检查 2.X射线透视检查X-RAY 3.扫描超声显微镜检查 C-SAM 4.红外显微镜分析FT-IR 1.红外检查 2.X射线透视检查X-RAY 3.扫描超声显微镜检查 C-SAM 4.红外显微镜分析FT-IR 3.13.13.13.1外观检查外观检查 Visual Inspection Visual Inspection Visual Inspection Visual Inspection 4.4.4.4.焊点可靠性分析焊点可靠性分析 焊点的主要可靠性问题 焊点缺陷（空洞、虚焊、冷焊等） 焊点疲劳失效（和长时间工作相关） 焊点开裂失效（通常和受热或机械应力相关 焊点疲劳可靠性评价标准 IPC-SM-785表面组装焊点可靠性加速试验实验指南 IPC-9701 表面组装焊点性能测试方法和鉴定 要求 （给出了详细要求） JESD22-104-B 温度循环试验 4.14.14.14.1温度循环温度循环/ / / /温度冲击温度冲击 温度：0100、-25100、-40125、- 55125、-55-100 高低温停留时间：有铅：10min无铅：10min30min 常 用：15min 温度变化速率：20/min 推荐10/min15/min 循环数：200cyle500cyle1000cyle1500cyle2000cyle 1%失效率计算 5年*365天=1825天*24=43800h*1%=438h*2=876cyle- 1000cyle 3年*365天=1095天*24=26280h*1%=262h*2=524cyle 温冲：500h 2pcs 4.24.24.24.2高温高湿试验高温高湿试验 85 2,85 2%RH，1000h（其他非标准时间： 500H，168H客户指定时采用） JESD22A101 IPC-TM-650 2.6.14.1电迁移 40 2, 93% 2% RH； 65 2 ，88.5% 3.5% RH； 85C 2C, 88.5% 3.5% RH 偏压：10VDC；时间：596H 85C 2C, 85% 5% RH，1000-24/+168 小时 JESD-22-A101 4.34.34.34.3锡须观察锡须观察 Min Temperature -55 to -40 (+0/-10) C； Max Temperature +85 (+10/-0) C,air to air; 5 to10 minute soak;3 cycles/hour 1000 cycles。电镜观察（每500cycles观察一 次）。 JEDEC/JESD22A121 4.44.44.44.4跌落试验跌落试验 自由跌落（高度：20，50，100，250， 500，1000mm）/重复自由跌落（高度 500mm，试验次数：50，100，200， 500，1000次）、GB2423.8 4.54.54.54.5随机振动随机振动 频率范围：5HZ1000HZ，加速度谱值： 5HZ 0.01g2/HZ；10HZ 0.06g2/HZ； 190HZ 0.008g2/HZ；370HZ 0.0008 g2/HZ； 1000HZ 0.0005 g2/HZ，总均方 根值：1.9935gRMS，方向：X、Y、Z三方 向，时间：每方向2h，共6h、ANSI/EIA- 364-28D-1999 4.64.64.64.6霉菌霉菌 1霉菌培养； 2.持续时间28d，84d、GB2423.16 LOGOLOGOLOGOLOGO 18026374696