无铅焊点可靠性分析.doc

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1、无铅焊点可靠性分析单位：姓名：时间：无铅焊点可靠性分析摘要：主要介绍了Sn-Ag-Cu合金焊接点发生失效的各种表现形式，探讨失效发生与影响可靠性的各种原因及如保在设计及制程上进行改进以，改善焊点的可靠性，提高产品的质量。关键词：焊点；失效；质量；可靠性前言：电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。目前，环保问题也受到人们的广泛关注，在电子行业中，无

2、铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，无铅焊料与有铅焊料相比，其润湿性差、焊接温度，形成的焊点外观粗糙等不利因素。因此对其焊点品质也是一个大家很关注的问题。中将就Sn-Ag-Cu焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行探讨。一、无铅焊点的外观评价在印刷电路板上焊点主要起两方面作用。一是电连接，二是机械连接。良好的焊点就是应该是在电子产品的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。良好的焊点外观表现为：（1）良好的润湿；（2）适当的焊料，完全覆盖焊盘和焊接部位；（3）焊接部件的焊点饱满且有顺畅连接的边缘；二、寿命周期内焊点的失效形式产

3、品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的,其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线,也称浴盆曲线（见下图）如上图所示，产品寿命的曲线总共分为三个阶段早期故障期，偶然故障期，耗损故障期。1）、早期故障期：在产品投入使用的初期，产品的故障率较高，且具有迅速下降的特征。。　　这一阶段产品的故障主要是设计与制造中的缺陷，如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等，产品投入使用后很容易较快暴露出来。可以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至消灭早期故障。2）、偶然故障期：在产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状

4、态，可以近似认为故障率为常数，这一阶段就是偶然故障期。在这个时期产品的故障主要是由偶然因素引起的，偶然故障阶段是产品的主要工作期间。3）、耗损故障期：在产品投入使用相当长的时间后，产品就会进入耗损故障期，其特点是产品的故障率迅速上升，很快出现产品故障大量增加直至最后报废。这一阶段产品的故障主要是由老化、疲劳、磨损、腐蚀等耗损性因素引起的。通过对产品试验数据分析，可以确定耗损阶段的起始点，在耗损起始点到来之前停止使用，对耗损的零件、部件予于维修、，更换，可以降低产品的故障率，延长产品的使用寿命。产品的使用寿命与产品规定条件和规定的可接受的故障率有关

5、。规定的允许故障率高，产品的使用寿命就长，反之，使用寿命就短。　　另外，并非所有产品的故障率曲线都可以分出明显的三个阶段。高质量等级的电子产品其故障率曲线在其寿命期内基本是一条平稳的直线。而质量低劣的产品可能存在大量的早期故障或很快进人耗损故障阶段三、焊点可靠性影响因素1、设计不良在设计上如果为充分考虑到各种严肃的影响而设计上存在缺陷时将导致焊点存在缺陷。例如当PCB的上的焊盘，孔径与零件脚的匹配不当时，焊点不饱满，存在缺陷将严重影响焊点质量。2、原才不良的影响PCB板材原材不良导致焊点的质量下降。良好的焊点需充分的润湿，PCB原才的孔壁镀层厚度

6、太薄、冲孔（钻孔）质量差，孔焊盘OSP层太薄等导致焊接时焊点点润湿不良，造成缺陷，影响焊点的品质与可靠性；板材基材为酚醛树脂与环氧树脂加各种增强物，在PCB生产过程中处理不当时容易在储存过程中吸水，导致焊接时形成锡洞、焊点不饱满等焊点缺陷，最终导致焊点可靠性下降。3、焊接制程中工艺参数的影响在焊接的过程中，制程工艺参数直接了焊点的形成，制程工艺参数选择不当，容易形成有缺陷的焊点，特别是无铅焊锡的使用对工艺提出了更高的要求。无铅的多层板表面一般使用OSP涂层保护，在SMT阶焊接过程中既要使焊接部分的OSP溶解而形成在润湿的焊点又要使未焊接部分保留O

7、SP保护膜保护焊盘。当掌握不好时，往往形成有缺陷的焊点，影响了焊接质量。而且在无铅焊接过程中，由于焊料，助焊剂、镀层的影响，当掌握不好其特点，工艺参数有偏差时容易形成锡洞、连锡、未焊、冷焊等等焊接缺陷，导致焊点可靠性下降。4、热应力与热冲击焊接过程中快速的冷热变化，对元件造成暂时的温度差，这使元件承受热应力。当温差过大时，导致元件不同材质部分产生应力裂纹。应力裂纹是影响焊点长期可靠性的不利因素。焊料固化后，PCB还必须由1800C降低到室温。由于PCB和元件之间的热膨胀系数不同，有时也会产生焊点的微裂纹，从而影响焊点的可靠性5、金属化合物的生产在

8、焊接过程中，熔融的钎料与焊接衬底接触时，在界面会形成一层金属间化合物（IMC）。其形成不但受回流焊接过程中温度、时间的控制，而且在后期的