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(chǎn)品能夠廣泛應用的關鍵問題。本文針對某型號產(chǎn)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(shù)、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(shù)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(zhì)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(chǎn)生裂紋并沿晶界擴展；隨著熱循環(huán)次數(shù)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(shù)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(shù)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(chǎn)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(shù)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(shù)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(chǎn)品壽命預測以及電子行