明俱輝電子科技Mingjuhui Electronic Technology
專業從事PCBA電路闆單片機設計開發可根據客戶要求定制各種PCB電路闆
咨詢服務熱線：137-1199-5957
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| IPC焊料産品價值協會（SPVC）通過一項可靠性研究來確定在裝配、金相分析和基本特性、熱沖擊和溫度循環中，無鉛合金中的各種錫銀銅（SAC）合金的性能是否相當。SPVC的結論是三種SAC合金的性能相差不多，建議把SAC 305作爲電子行業首選的無鉛合金。這項研究的另一個結果是，在對使用SAC無鉛焊膏的測試闆進行分析時，檢查出有空洞。在測試電路闆上把空洞标瞭出來，但沒有對它進行修補，在這種情況下，讓測試電路闆經受熱沖擊和溫度循環。空洞也經曆瞭熱沖擊和溫度循環，SPVC還對焊點中空洞進行比較。 關於焊點的争論 電子制造行業公認的是，通常在x光照片中看到的空洞，可能是把焊點劃作不合格的一個因素：特别是當空洞的大小超過焊點的25%時──尤其是在BGA裏出現空洞的情況下。 對於焊點中的空洞，電子裝配業一直存在争議。随著向無鉛的轉變，争議越來越激烈。原因是無鉛焊點比錫鉛焊料更容易形成空洞；而且在SAC合金中，空洞的百分比要比其他無鉛合金高。 測試方案 在IPC SPVC測試項目中使用兩種無鉛電路闆進行測試：無鉛測試闆A*和無鉛測試闆B**。這兩種測試闆所用的焊膏不是專門挑選的，但使用同樣的助焊劑。這樣? 在無鉛測試闆A*中，使用三種SAC合金焊膏裝配的所有電路闆上都看到空洞，面積超過25%，其中，特别是間距爲0.5mm的CSP84無鉛元件。用錫鉛合金裝配的電路闆，明顯地存在空洞，但是，用錫鉛合金裝配的間距爲0.5mm的CSP84元件上，空洞面積不到25%。在無鉛測試闆B**上，在使用SAC合金裝配的所有電路闆上都看到空洞面積超過25%。在電路闆上，PBGA196、C-CSP224和晶片級封裝CSP8的空洞幾乎都超過的25%。 爲瞭確定空洞對焊點可靠性的影響，IPC SPVC採用的測試方案包括整個行業普遍認可的常規溫度循環和熱沖擊。對兩組測試闆都進行瞭環境試驗，在測試期間，對它們的功能進行監測。測試闆中包括兩家公司的電路闆，每家公司的測試闆有四組，每組四十塊，分别使用三種SAC焊料合金成分，以及一種低熔點（錫鉛）焊料，以便對比。每組都拿出一塊闆來進行破壞性金相分析，這塊試驗闆沒有參加溫度循環研究。 所使用的溫度循環方案反映瞭IPC測試方法。這個溫度循環方案首先在低溫（0℃）保持十分鍾，然後，溫度緩慢上升至100℃，接著在這個高溫下保持十分鍾的時間，然後，漸漸回到低溫狀态。整個溫度循環通常大約需要60分鍾。循環時間與爐溫上升的時間和測試闆溫度穩定過程有關。 熱沖擊測試方案和JEDEC規定的很相似，它先在低溫（-55℃）保持五分鍾的時間，然後在高溫（125℃）保持十分鍾的時間，然後再回到低溫。總的循環時間大約在20分鍾左右。這個循環過程連續地重複進行。對兩組測試件的樣品，每組進行瞭500次溫度循環就進行金相分析。 測試結果 在環境試驗後，這項研究對空洞的X射線分析結果進行瞭比較，比較瞭6000次溫度循環後的失效情況，熱沖擊，對失效的焊點和正常的焊點都進行金相檢查，並比較金相檢查的結果。從這些比較，並且用若幹不同的統計方法來比較溫度失效數據和空洞位置和尺寸，我們可以清楚地看到，空洞不會對焊點的完整性産生任何影響。 在每500次溫度循環之後，把電路闆拿出來，對每塊電路闆上的每個元件進行穿透性X射線成像。從這個圖像我們可以看到，在SAC合金焊點中的空洞遠遠比錫鉛合金焊點的多。就數量和大小而言，CSP84封裝焊點中的空洞比其他陣列封裝焊點的空洞多。使用經曆瞭溫度循環的封裝的剖面圖對空洞進行比較，我們看不到空洞與連接失效有什幺明顯的關聯。例如，在測試闆A*的SAC 305焊點的剖面圖上看到大空洞，但是，這並不能說明這些空洞會緻使連接失效——雖說這個封裝經曆瞭4500次溫度循環。 |