SMT焊點的可靠性研究及CBGA焊點有限元分析.pdf

1、表面組裝技術焊點的可靠性問題是電子產品能夠廣泛應用的關鍵問題。本文針對某型號產品對元器件的要求，從QFP、PBGA到CBGA焊點的可靠性進行了系統(tǒng)的研究。 利用微焊點強度測試儀(STR－1000)對QFP焊點進行抗拉強度的測試，研究了引腳數、焊膏成分(選擇SnPb和SnAgCu焊膏為代表)對其力學性能的影響，借助掃描電子顯微鏡對焊點斷裂處的形貌進行了分析。結果表明：在相同引腳數的條件下，SnAgCu焊膏的QFP焊點抗拉強度大于S

2、nPb焊膏的QFP焊點抗拉強度；在焊膏成分相同時，100引腳QFP焊點的強度大于48引腳QFP焊點的強度。 PBGA 封裝(為塑料封裝)克服了QFP焊點細間距的缺點，但是其焊點質量的檢測方法研究仍未成熟。用X射線對一系列PBGA焊點進行檢測，采用微焊點強度測試儀研究了微焊點的抗剪強度，并對不同直徑的PBGA焊點的抗剪強度進行了比較。研究結果表明：在相同條件下，PBGA球直徑越大，抗剪強度值越小；共晶釬料PBGA焊點的抗剪強度比錫

3、鉛合金釬料自身的抗剪強度大。 CBGA封裝克服了PBGA 封裝(為塑料封裝)容易吸潮的缺點，但是其焊點的可靠性仍為重要的研究對象。按照美國軍用標準，對CBGA封裝焊點進行熱循環(huán)試驗。研究發(fā)現(xiàn)：CBGA焊點熱循環(huán)達到170次時，在焊點的下界面開始產生裂紋并沿晶界擴展；隨著熱循環(huán)次數的增加，焊點的上界面也逐漸出現(xiàn)裂紋，熱循環(huán)達到240次時失效。隨著熱循環(huán)次數的增加，CBGA封裝焊點的晶粒逐漸長大，金屬化合物層增厚，焊點的抗剪強度隨著

4、熱循環(huán)次數的增加而下降。 在CBGA封裝焊點試驗研究的基礎之上，采用ANSYS軟件對焊點進行了2D和3D的有限元分析。結果表明：溫度載荷下焊點的應力應變隨著時間均產生動態(tài)變化，焊點的應力應變呈周期性變化規(guī)律。焊點的應力集中在焊點的最下端，即在焊點與基板界面首先出現(xiàn)裂紋，隨著循環(huán)次數的增加，在焊點的上界面也逐漸出現(xiàn)裂紋。2D分析模擬與大多數理論分析結果一致，3D計算結果與實際測試結果基本吻合，研究結果對某型號產品壽命預測以及電子行