无铅钎料对不同引脚数qfp微焊点抗拉强度的影响

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1、无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响第26卷第10期焊接v01.26N..102005年10月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONOctober2005无铅钎料对不同引脚数QFP微

2、焊点抗拉强度的影响胡永芳,薛松柏,史益平,禹胜林(1.南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;2.中国电子科技集团第十四研究所,南京210013)摘要:采用微焊点强度测试仪测试了不同引脚数方形扁平式封装(QFP)微焊点的抗拉强度,研究了QFP的引脚数,钎料成分对其力学性能的影响,并采用扫描电镜对微焊点断裂处的显微组织进行了分析.结果表明,在相同引脚数的条件下,SnAgCu钎料的微焊点抗拉强度大于sn—Pb钎料的微焊点抗拉强度;在钎料成分相同时,48引脚数的QFP微焊点强度小于100引脚数的Q

3、FP微焊点强度.关键词:方形扁平式封装;微焊点;抗拉强度中图分类号:TG454文献标识码:A文章编号:0253—360X(2005)lO一72一o30序言表面组装技术焊点的可靠性问题是影响表面组装元器件的性能和使用寿命的关键问题…,影响其可靠性的因素主要包括焊点的内部质量,焊点的力学性能及加载条件_2].评价焊点可靠性的最简捷,最有效的方法主要是焊点的力学性能.所以焊点的力学性能是目前电子行业焊接工作者十分关注的问题.由于Pb对人体及环境的危害,电子工业用钎料将逐步禁止使用含Pb的钎料.而SnAgCu三元

4、合金由于其优异性能而受到重视_3J.采用微焊点强度测试仪,直接测试了QFP微焊点的抗拉强度,研究了引脚数,钎料成分(选择Sn63Pb37和SnAg3.OCuO.5钎料为代表)对其抗拉强度的影响,研究结果为SnAgCu系合金钎料能在电子行业的应用提供参考和借鉴.1试验方法试验选用的表面贴装元件为QFP48一FJ和LQFP100NT一14型的方形扁平式封装(QFP),所用钎料为Sn63Pb37和SnAg3.OCuO.5,熔点分别为183℃和217oC.FR一4印刷电路板上的焊盘结构为Au/Ni/Cu.用模板印

5、刷将钎料均匀地刷在FR一4印刷电路板的焊盘上,贴好QFP元件后在回流炉中进行再流焊,然后用无水乙醇进行清洗.采用微收稿日期:2005—07—29胡永芳焊点强度测试仪(如图1所示)测量处理后的QFP微焊点抗拉强度.图1微焊点强度测试仪Fig.1Micro-jointstester将试件固定在图2a所示的夹具上,固定后基板与垂直方向呈45..试验用勾针的前端勾的尺寸应小于QFP引线的内部空间,同时该勾针挂住引线之后,应不会错位且在试验过程中不发生变形.图2b为试验所使用的勾针形状示意图.试验时,用图2b所示的

6、勾针挂住QFP引线的肩部.而后沿垂直方向向上拉伸勾针,直至达到最大载荷.试验速度应在10ram/rain以下.2试验结果及分析2.1QFP微焊点抗拉强度试验结果试验是通过选择不同成分不同引脚数的QFP微焊点进行抗拉测试试验,由仪器控制软件将其抗第l0期胡永芳,等:无铅钎料对不同引脚数QFP微焊点抗拉强度的影响73(a)固定夹具(b)钩针图2QFP抗拉强度测试方法Fig.2Experimentalmethodoftensilestrengthforquadflatpackdevices拉力进行自动记录,然后

7、由抗拉强度公式得出不同成分不同引脚数QFP微焊点的抗拉强度,将其抗拉强度数据绘图进行比较分析,如图3所示.由图3a,b看出,引脚数相同但成分不同的QFP微焊点抗拉强度有明显区别.由图3a得知,QFP引脚数均为48,但钎料成分为含铅的QFP其微焊点抗拉强度值要小于钎料成分为无铅的QFP微焊点抗拉强度.同样,由图3b可以看出,引脚数均为100,但钎料成分为含铅的QFP其微焊点抗拉强度也小于钎料成分为无铅的QFP的微焊点抗拉强度.由图3c,d可以看出,钎料成分相同但引脚数不同的QFP其微焊点抗拉强度有明显的区别

8、.由图3c得知,QFP所用钎料成分均为含铅钎料(Sn63Pb37),但48引脚数的QFP其微焊点抗拉强度要小于100引脚数的QFP.同样,由图3d可以看出,QFP所用钎料成分均为无铅钎料,但48引脚数的QFP其微焊点抗拉强度也小于100引脚数的QFP的微焊点抗拉强度.经分析,其原因主要是由于100引脚QFP与48引脚QFP相比较,其引脚与焊盘的搭接面积较小,也即是焊接间隙比较小(48引脚的宽为0.3mill,100引脚的宽为0