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片式电阻混合焊点热循环负载可靠性研究

电子元件与材料 2007年第8期26卷 67-70页

作者：徐龙会蒋廷彪杜超桂林电子科技大学广西桂林541004

对在不同工艺参数下形成的、并且经过不同周数热循环负载的片式电阻混合焊点、有铅焊点和无铅焊点进行了外观检测和剪切测试。结果显示,在不同工艺参数下形成的混合焊点的剪切力,随热循环周数的变化趋势有所不同,但是在保证片式电阻焊... 详细信息

对在不同工艺参数下形成的、并且经过不同周数热循环负载的片式电阻混合焊点、有铅焊点和无铅焊点进行了外观检测和剪切测试。结果显示,在不同工艺参数下形成的混合焊点的剪切力,随热循环周数的变化趋势有所不同,但是在保证片式电阻焊端和焊料充分熔融的情况下,部分混合焊点的平均剪切力比有铅焊点高,热循环1 000周后,为9.1～11.1 N。

关键词：电子技术混合焊点热循环试验剪切试验可靠性

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无铅过渡时期混合焊点可靠性研究进展

电子元件与材料 2008年第10期27卷 5-8页

作者：宁叶香潘开林李逆李鹏桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

在电子产品向无铅化过渡时期,存在前向兼容和后向兼容混合焊点的可靠性问题,对相关的理论和实验研究进行了综述。重点介绍了后向兼容组装中再流温度曲线的设置、焊点合金成分的计算及液相线温度的估算。简要介绍了前向兼容焊点的可靠性... 详细信息

在电子产品向无铅化过渡时期,存在前向兼容和后向兼容混合焊点的可靠性问题,对相关的理论和实验研究进行了综述。重点介绍了后向兼容组装中再流温度曲线的设置、焊点合金成分的计算及液相线温度的估算。简要介绍了前向兼容焊点的可靠性,认为一般情况下其可靠性可被接受。

关键词：电子技术混合焊点综述前向兼容后向兼容可靠性

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向后兼容混合焊点的可靠性分析

电子工艺技术 2006年第5期27卷 272-276页

作者：徐龙会蒋廷彪桂林电子科技大学广西桂林541004

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅的混合情况。因此,有必要对形成的混合焊点进行可靠性分析。对混合焊点的失效形式和混合焊点的失效机理进行了分析,并进一步介绍了影响这类焊点可靠性... 详细信息

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅的混合情况。因此,有必要对形成的混合焊点进行可靠性分析。对混合焊点的失效形式和混合焊点的失效机理进行了分析,并进一步介绍了影响这类焊点可靠性的因素。

关键词：混合焊点向后兼容焊点可靠性失效

无铅过渡时期混合组装PBGA焊点可靠性及封装体结构参数优化研究

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无铅过渡时期混合组装PBGA焊点可靠性及封装体结构参数优化研究

作者：宁叶香桂林电子科技大学

学位级别：硕士

为了应对欧盟的《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS指令)和其它国家的无铅法规,电子制造业正进入一个无铅化的转移过程。无铅转移是一项系统工程,无论是从技术上还是我国目前的电子制造技术现状来讲,无铅转移都... 详细信息

为了应对欧盟的《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS指令)和其它国家的无铅法规,电子制造业正进入一个无铅化的转移过程。无铅转移是一项系统工程,无论是从技术上还是我国目前的电子制造技术现状来讲,无铅转移都将在相当长一段时间之内面临有铅与无铅混合组装这一过渡时期。对于混合焊点,从设计到材料,再到整个组装工艺都没有标准可循,焊点的可靠性问题将更加突出,组装工艺更难控制。因此对混合焊点可靠性进行研究,不仅对当前过渡时期各类消费类电子产品具有重要应用价值,而且更重要的是对解决军工、医疗、通信基站等高可靠性要求的电子产品的混合组装问题具有重要意义。本文采用有限元数值模拟方法,针对PBGA272封装器件,建立了1/8三维有限元模型,分析了焊点阵列在热循环条件下的应力应变分布规律,确定了易发生疲劳失效关键焊点的位置;运用子模型分析法,选用以能量为基础的Darveaux寿命预测模型对混合焊点在热循环下的疲劳寿命进行了预测,并与其它类型材料焊点的可靠性进行了对比;然后采用正交试验设计法对封装体结构参数进行优化,主要考虑了结构参数中PCB尺寸、PCB厚度、芯片尺寸、芯片厚度、基板尺寸、基板厚度、焊球高度和焊球半径这8个因素进行正交试验,采用极差分析、方差分析和在MINITAB中进行分析等多种分析方法,得出了各因素对后向兼容焊点Von-Mises最大等效应变的影响程度,并获得了一组最佳的参数组合,达到减少最大等效应变的目的,以减少封装体受破坏的可能性。研究结果表明,在热循环条件下:(1)在PBGA272封装体1/8对角线方向上,离中心参考原点最远处的焊点(即角落处焊点)具有最大等效应力、塑性应变,易发生疲劳失效,此位置的焊点为焊点阵列的关键焊点。焊点破坏时,裂纹都是由与基板或PCB接触面处开始发生。(2)后向兼容焊点应力应变呈周期性的变化规律。恒温状态,由于焊点是粘塑性材料,具有潜变性能,维持恒温有应力松弛现象,导致等效应力值降低;温度由125℃降低到-40℃的过程,应力快速上升;-40℃上升到125℃的过程,属于卸载过程,会有明显的应力降低现象,因此升温和降温过程对焊点热疲劳寿命的影响最大;(3)各材料焊点的热疲劳寿命趋势为:后向兼容焊点(BWC)>无铅焊点(LF)>Sn-Pb焊点(Pb)>前向兼容焊点(FWC)。说明只要工艺参数控制合理,无铅焊球与锡铅焊膏达到充分混合,后向兼容焊点的可靠性是完全可以接受的。(4)封装体结构参数对后向兼容焊点最大等效应变的影响程度为:基板厚度﹥焊点半径﹥焊点高度﹥芯片尺寸﹥芯片厚度﹥基板尺寸﹥PCB厚度﹥PCB尺寸;(5)方差分析表明基板厚度是显著因素,焊点高度为次显著因素,其它因素为非显著性因素;(6)封装体结构参数的一组最优组合为:基板厚度为0.7mm、焊点半径为0.38mm、焊点高度为0.4mm、芯片尺寸为2.54mm、芯片厚度为0.4mm、基板尺寸为13.5mm、PCB厚度为1.8mm和PCB尺寸为15mm。

关键词：混合焊点有限元分析热疲劳结构优化试验设计

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器件焊端和印制板镀层对混装焊点性能的影响

电子元件与材料 2013年第10期32卷 41-44,48页

作者：蒋庆磊张玮刘刚王旭艳中国电子科技集团公司第十四研究所江苏南京210039

随着电子产品无铅化的不断推进,在高可靠电子产品组装中,无铅镀层器件与有铅焊料混合装配焊接的情况不可避免。采用正交实验研究四种不同镀层的QFP器件、三种镀层PCB、两种温度曲线和SnPb焊膏的兼容性,并测定焊点的抗拉强度,采用扫描电... 详细信息

随着电子产品无铅化的不断推进,在高可靠电子产品组装中,无铅镀层器件与有铅焊料混合装配焊接的情况不可避免。采用正交实验研究四种不同镀层的QFP器件、三种镀层PCB、两种温度曲线和SnPb焊膏的兼容性,并测定焊点的抗拉强度,采用扫描电镜分析焊点形貌。结果表明,在不同镀层器件的混装实验中,Sn和SnPb镀层焊点强度高于NiPdAu和SnBi镀层焊点;对于纯Sn镀层器件,采用有铅工艺温度曲线能够兼容该类器件的焊接;在实验采用的三种镀层工艺中,含铅热风整平工艺对焊接温度曲线的兼容性最好。

关键词：混合装配混合焊点焊点强度焊端镀层焊点形貌峰值温度

共晶Sn-Pb焊膏焊接Sn-Ag-Cu BGA元件的焊点可靠性研究

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共晶Sn-Pb焊膏焊接Sn-Ag-Cu BGA元件的焊点可靠性研究

作者：刘亚东哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无铅环保法规的实施促使半导体业界向无铅封装过渡,但在过渡期间会存在无铅(SnAgCu) BGA元件用有铅锡膏组装的向后兼容工艺,其兼容性备受关注。在实际生产中,向后兼容组装在有铅回流温度下形成的焊点出现虚焊比率较大。本文在有铅炉温... 详细信息

无铅环保法规的实施促使半导体业界向无铅封装过渡,但在过渡期间会存在无铅(SnAgCu) BGA元件用有铅锡膏组装的向后兼容工艺,其兼容性备受关注。在实际生产中,向后兼容组装在有铅回流温度下形成的焊点出现虚焊比率较大。本文在有铅炉温的基础上提高了回流温度并延长了回流时间,经多次验证此工艺条件下手机主板的坏机率较低,兼容性也较好;但产品在服役期内的可靠性还不明确,需做研究分析,找出坏机问题与可靠性更好的兼容性。本文先通过计算得出了比较优化的实验设计。然后比较了不同炉温曲线下形成的混合焊点外观和截面微观组织,着重研究了Pb相和界面金属间化合物(IMC Intermetallic Compound),发现Pb的分布和界面Pb的隔离对焊点可靠性有很大的影响。研究得到在233±3℃下Pb相呈孤岛状分布,平均跌落失效次数与225±3℃下的相当,比210±3℃和245±3℃下的好,跌落失效多为部分韧性断裂;同时也发现用高助焊剂含量锡膏的混合焊点平均跌落失效次数要比用低助焊剂含量的多。针对233±3℃下的混合焊点,发现有机可焊性保护膜OSP (Organic Solderability Preservatives)上的焊点比化镍沉金ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)上的平均跌落失效次数略多;老化(150℃480h)后平均跌落失效次数OSP的比ENIG的略少;OSP上焊点破坏多在IMC与焊料之间,ENIG基板上焊点的断裂面更多地在IMC层中。混合焊点的热疲劳寿命开始比有铅的好比无铅的差,随后出现了一个交叉点呈现出比无铅略长的趋势,这与跌落实验的结果刚好相反。热循环实验的失效裂纹多分布于BGA靠近元件侧的中间部位,跌落实验的失效裂纹多分布在BGA靠近PCB侧边缘部位,这与应力产生的机理有关。本文基于实验结果和分析,参照Intel公司的标准,最终发现233±3℃下混合焊点的直通率与可靠性的兼容性良好。兼容性的优化需进一步的实验和研究。

关键词：回流焊向后兼容混合焊点可靠性 BGA

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军用无铅器件组装可靠性分析及对策

电子工艺技术 2012年第1期33卷 31-33,56页

作者：孙守红石宝松张玉娟长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

无铅焊接技术已经广泛应用于消费类和通讯类电子产品中,但由于其发展时间较短,可靠性仍需进一步研究验证。军工企业出于可靠性的考虑仍旧采用有铅技术,但在实际生产中,不可避免地遇到越来越多的无铅器件。如何在采用有铅制程的情况下焊... 详细信息

无铅焊接技术已经广泛应用于消费类和通讯类电子产品中,但由于其发展时间较短,可靠性仍需进一步研究验证。军工企业出于可靠性的考虑仍旧采用有铅技术,但在实际生产中,不可避免地遇到越来越多的无铅器件。如何在采用有铅制程的情况下焊接无铅器件并保证其可靠性已成为军工单位迫切需要解决的问题。围绕混装工艺的可靠性,详细介绍适用于军工单位的有铅工艺制程焊接无铅元器件的工艺方法和可靠性分析,最终结合工作实际给出较为完整的应对策略。

关键词：无铅器件混合焊点可靠性

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焊接温度曲线对混装BGA塌落和空洞的影响

电子工艺技术 2015年第2期36卷 73-75,121页

作者：蒋庆磊张玮王旭艳余春雨刘刚中国电子科技集团公司第十四研究所江苏南京210039

采用有铅焊膏焊接无铅BGA是当前高可靠电子产品组装中应对BGA器件无铅化的手段之一。混合焊接时焊接温度曲线是影响BGA焊接质量和焊点性能的关键因素。研究不同焊接温度曲线条件下无铅BGA的塌落高度和焊点中空洞状况。研究结果表明,采... 详细信息

采用有铅焊膏焊接无铅BGA是当前高可靠电子产品组装中应对BGA器件无铅化的手段之一。混合焊接时焊接温度曲线是影响BGA焊接质量和焊点性能的关键因素。研究不同焊接温度曲线条件下无铅BGA的塌落高度和焊点中空洞状况。研究结果表明,采用有铅焊膏焊接Sn Ag Cu BGA,但焊接峰值温度为215℃和220℃时,BGA未完全塌落,继续提高峰值温度到225℃,BGA塌落高度与有铅焊膏焊接有铅BGA的塌落高度接近;继续升高峰值温度,无铅BGA的塌落高度变化不大。当焊接峰值温度从215℃提高到230℃,混装焊点中的空洞逐渐减少;焊接峰值温度继续提高,焊点中空洞反而增加。

关键词：混合焊点塌落高度空洞峰值温度