高周机械疲劳下smt焊点可靠性研究

《高周机械疲劳下smt焊点可靠性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要随着SMT(SurfaceMountTechnology)的发展，特别是RoSH指令的实施，无铅焊点的可靠性问题得到了人们越来越多的关注。众所周知，焊点在电子封装中不仅起到了机械连接的作用，还可以用来传输信号的输入和输出，所以焊点的失效极有可能导致整个电路系统陷入瘫痪，这也就是研究SMT焊点可靠性问题的重要意义所在。一般来讲，封装焊点失效主要有两个原因，一个是低周热疲劳(温度冲击)引起的，另外一个是高周机械疲劳(包括拉伸、弯曲、冲击等载荷)，对于热疲劳人们已经进行了大量的研究，所以本文主要对SMT焊点在动态拉伸载荷下的可靠性进行深入的研究。本文从影响

2、SMT焊点可靠性因素着手，分别对焊接材料(Sn63Pb37、SAC305)、焊盘尺寸(标准焊盘、小焊盘)、焊接缺陷(有无气孔)封装的5种试样进行了高周机械疲劳试验。通过电阻值的变化来作为焊点失效的判据，当焊点的电阻值超过了初始值的10％就认为焊点失效，分别得到了5种不同试样在焊点破坏率为50％以及10％时的S-N50％、S-N10*／,寿命曲线。通过寿命曲线可以得出，应力是焊点失效的主要因素，加在PCB板上的峰值应力越大(意味着焊点上的应力值也越大)，焊点失效越快，疲劳寿命越短。而且在高应力状态下，焊点失效很快，通常是在较短的循环周次内达到较高的焊点破坏

3、率。Sn63Pb37焊料在抗机械疲劳性方面要优于SAC305，而且在高应力和低应力值下寿命差距不是很明显，但是介于高、低应力之间时，Sn63Pb37焊点的疲劳寿命要远高于SAC305焊点。标准焊盘适用于封装Sn63Pb37焊料而适当的改变焊盘尺寸对SAC305焊料的抗疲劳性能没有太大的影响。另外，焊点中少量气孔的存在对焊点可靠性的影响并不大。另外，本文还将通过有限元模拟分析了Sn63Pb37、SAC305焊点的应力、应变、危险部位，发现焊点的应力集中区与实验观察到的裂纹起源区相吻合，以及在低应力下两种焊点都发生了塑性应变，所以焊点的失效是基于应变引起的。

4、关键词SMT：可靠性；Sn63Pb37；SAC305；焊盘ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofSMT(SurfaceMountTechnology)，especiallytheimplementationofRoSHinstruction，thereliabilityoflead—freesolderjointisbecomingmoreandmoreattention．Allweknown，thefunctionsofsolderjointsnotonlyaremechanicalconnection，butalso

5、transmissionsignalinputandoutputinelectricalseal，SOthefailureofsolderjointsmaycausestheentirecircuitsystemtoparalysis，whichistheimportanceofstudyonreliabilityofSMTsolderjoints．Ingeneral，twomainreasonscausethepackagesolderjointsfailure，oneislow-cyclethermalfatigue(thermalshock)，an

6、danotherismechanicalhigh-cyclefatigue(includingstretching，bending，impactloads，etc．)．Peoplehavedonemanystudiesonthermalfatigue，SOthispaperwillmainlyfocusODthereliabilityofSMTsolderjointsunderdynamicstretchload．Inthispaper，becauseoffactorsthataffectthereliabilityofSMTsolderjoints，f

7、ivekindsofsamplewhicharesealedbydifferentweldingmaterials(Sn63Pb37，SAC305)，landsize(standardlandsmallland)，weldingdefects(voidorno)weredonehi曲一cyclemechanicalfatigue．Thechangeofresistancevalueisasacriterionforsolderjointfailure，whentheresistancevaluesurpass10％morethaninitialvalue

8、，webelievethatthesolderjointhasbeenfailu