焊接原理与焊点可靠性分析

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，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常数，这一阶段就是偶然故障期。

SMT焊点可靠性研究前言近几年﹐随着支配电子产品飞速发展的高新型微电子组装技术--表面组装技术(SMT)的飞速发展﹐SMT焊点可靠性问题成为普遍关注的焦点问题。

与通孔组装技术THT(Through Hole Technology)相比﹐SMT在焊点结构特征上存在着很大的差异。

THT焊点因为镀通孔内引线和导体铅焊后﹐填缝铅料为焊点提供了主要的机械强度和可靠性﹐镀通孔外缘的铅焊圆角形态不是影响焊点可靠性的主要因素﹐一般只需具有润湿良好的特征就可以被接受。

但在表面组装技术中﹐铅料的填缝尺寸相对较小﹐铅料的圆角(或称边堡)部分在焊点的电气和机械连接中起主要作用﹐焊点的可靠性与THT焊点相比要低得多﹐铅料圆角的凹凸形态将对焊点的可靠性产生重要影响。

另外﹐表面组装技术中大尺寸组件(如陶瓷芯片载体)与印制线路板的热膨胀系数相差较大﹐当温度升高时﹐这种热膨胀差必须全部由焊点来吸收。

如果温度超过铅料的使用温度范围﹐则在焊点处会产生很大的应力最终导致产品失效。

对于小尺寸组件﹐虽然因材料的CTE 失配而引起的焊点应力水平较低﹐但由于SnPb铅料在热循环条件下的粘性行为(蠕变和应力松弛)存在着蠕变损伤失效。

因此﹐焊点可靠性问题尤其是焊点的热循环失效问题是表面组装技术中丞待解决的重大课题。

80年代以来﹐随着电子产品集成水平的提高,各种形式﹑各种尺寸的电子封装器件不断推出﹐使得电子封装产品在设计﹑生产过程中,面临如何合理地选择焊盘图形﹑焊点铅料量以及如何保证焊点质量等问题。

同时﹐迅速变化的市场需求要求封装工艺的设计者们能快速对新产品的性能做出判断﹑对工艺参数的设置做出决策。

目前﹐在表面组装组件的封装和引线设计﹑焊盘图形设计﹑焊点铅料量的选择﹑焊点形态评定等方面尚未能形成合理统一的标准或规则﹐对工艺参数的选择﹑焊点性能的评价局限于通过大量的实验估测。

因此﹐迫切需要寻找一条方便有效的分析焊点可靠性的途径﹐有效地提高表面组装技术的设计﹑工艺水平。

焊点可靠性分析技术要点1. 可焊性的评估和测试可焊性一般指金属表面被熔融焊料润湿的能力，润湿的过程如上所述，在电子行业中，可焊性评估的目的是验证元器件引脚或焊端的可焊性是否满足规定的要求和判断存储对元器件焊接到单板上的能力是否产生了不良影响，可焊性测试主要是测试镀层可润湿能力的稳健性（robustness）。

可焊性测试通常用于判断元器件和PCB在组装前的可焊性是否满足要求。

焊料润湿性能的试验方法有很多种，包括静滴法(Sessile drop)、润湿称量法(Wetting balance也称润湿平衡法)、浸锡法等。

图1为静滴法的示意图，该法是将液体滴落在洁净光滑的试样表面上，待达到平衡稳定状态后，拍照放大，直接测出润湿角θ，并可通过θ角计算相应的液—固界面张力。

该法中接触角θ可用于表征润湿合格与否，θ≤90°，称为润湿，θ>90°，称为不润湿，θ=0°，称为完全润湿，θ=180°，为完全不润湿。

润湿称量法则是将试样浸入焊锡中，测量提升时的荷重曲线，然后根据该荷重曲线，得出对润湿时间以及浮力进行修正后的润湿力。

以上两种方法为定量的方法，浸锡法则是定性的方法，是将试样浸入熔融焊料炉，观察焊料在镀层上的爬锡情况，凭经验定性评估镀层对焊料润湿情况，从而得出可焊性结论。

这种方法具有快捷、方便和费用少等特点，但是它的重复性和再现性Gauge R&R差，两个人在不同时间进行同一测试可能会得出不同的结论。

可焊性的测试方法，代表性的标准为“IPC/EIA J-STD-003B印制板可焊性试验”和“IPC/EIA/JEDEC J-STD-002C元件引线、焊接端头、接线片及导线的可焊性测试”。

润湿称量法由于其具有良好的重复性和再现性，受到多个标准的推荐使用。

影响可焊性的因素很多，主要有：焊料的合金组成、表面镀层（或者表面处理）、温度、助焊剂和时间等。

目前用于电子装配的焊料合金，主要以锡添加其它金属组成，添加的金属类型和量的比例，对润湿性能有很大影响。

无铅焊接的质量和可靠性分析前言：传统的铅使用在焊料中带来很多的好处，良好的可靠性就是其中重要的一项。

例如在常用来评估焊点可靠性的抗拉强度，抗横切强度，以及疲劳寿命等特性，铅的使用都有很好的表现。

在我们准备抛弃铅后，新的选择是否能够具备相同的可靠性，自然也是业界关心的主要课题。

一般来说，目前大多数的报告和宣传，都认为无铅的多数替代品，都有和含铅焊点具备同等或更好的可靠性。

不过我们也同样可以看到一些研究报告中，得到的是相反的结果。

尤其是在不同PCB焊盘镀层方面的研究更是如此。

对与那些亲自做试验的用户，我想他们自然相信自己看到的结果。

但对与那些无能力资源投入试验的大多数用户，又该如何做出选择呢？我们是选择相信供应商，相信研究所，还是相信一些形象领先的企业？我们这回就来看看无铅技术在质量方面的状况。

什么是良好的可靠性？当我们谈论可靠性时，必须要有以下的元素才算完整。

1．使用环境条件（温度、湿度、室内、室外等）；2．使用方式（例如长时间通电，或频繁开关通电，每天通电次数等等特性）；3．寿命期限（例如寿命期5年）；4．寿命期限内的故障率（例如5年的累积故障率为5%）。

而决定产品寿命的，也有好几方面的因素。

包括：1． DFR（可靠性设计，和DFM息息相关）；2．加工和返修能力；3．原料和产品的库存、包装等处理；4．正确的使用（环境和方式）。

了解以上各项，有助于我们更清楚的研究和分析焊点的可靠性。

也有助于我们判断其他人的研究结果是否适合于我们采用。

由于以上提到的许多项，例如寿命期限、DFR、加工和返修能力等等，他人和我的企业情况都不同，所以他人所谓的‘可靠’或‘不可靠’未必适用于我。

而他人所做的可靠性试验，其考虑条件和相应的试验过程，也未必完全符合我。

这是在参考其他研究报告时用户所必须注意的。

您的无铅焊接可靠性好吗？因此，在给自己的无铅可靠性水平下定义前，您必须先对以下的问题有明确的答案。

§ 您企业的质量责任有多大？§ 您有明确的质量定义吗？§ 您企业自己投入的可靠性研究，以及其过程结果的科学性、可信度有多高？§ 您是否选择和管理好您的供应商？§ 您是否掌握和管理好DFM/DFR工作？§ 您是否掌握好您的无铅工艺？只有当您对以上各项都有足够的掌握后，您才能够评估自己的无铅可靠性水平。

焊点测试的原理和应用焊点测试的原理焊点测试是通过对焊点进行检测，以确定焊点的质量和可靠性。

焊点测试主要目的是检测焊点的连接强度、电气性能和耐久性。

焊点测试可以帮助制造商评估焊点的可靠性，并及时发现焊点故障，从而提高产品质量和可靠性。

以下是常用的焊点测试原理：1.视觉检测：通过人眼观察焊点的外观，检查是否有未焊接、焊接质量差或焊点损坏等问题。

2.电阻检测：通过测量焊点的电阻来评估焊点的连接质量。

正常情况下，焊点的电阻应该很低，如果电阻过高，则可能是焊点存在问题。

3.拉力测试：通过施加拉力作用于焊点，并测量焊点的抗拉强度，来评估焊点的可靠性。

4.耐久性测试：通过连续施加电流、温度、振动或其他外部刺激，来模拟实际使用条件下焊点的工作状态，评估焊点的耐久性和可靠性。

焊点测试的应用焊点测试广泛应用于电子制造业中，特别是在电子产品的生产过程中。

以下是焊点测试的一些常见应用场景：1.PCB制造：焊点测试可以检测PCB上的焊点连接质量，确保焊点与PCB之间的连接良好。

在大规模生产中，焊点测试可以提高生产效率，并降低因焊点质量不良引起的产品故障率。

2.电子组件制造：焊点测试可以用于检测电子组件之间的焊接连接，以确保组件之间的电气连接可靠。

焊点测试可以帮助制造商及时发现焊点问题，并及时采取措施修复或更换焊点，以提高产品质量和可靠性。

3.汽车制造：焊点测试在汽车制造中扮演重要角色。

焊点测试可以帮助汽车制造商检测车身焊接点的质量，确保车身结构的稳定性和安全性。

焊点测试可以帮助汽车制造商发现焊点质量不良的问题，并及时采取措施，防止车辆在使用中出现安全隐患。

4.航空航天制造：在航空航天制造领域，焊点测试尤为重要。

焊点测试可以用于检测飞机和航天器上的焊点连接质量，确保航空航天器的结构稳定性和安全性。

焊点测试可以帮助制造商检测焊点的可靠性，并及时发现焊点故障，以确保航空器和航天器的安全飞行。

总结起来，焊点测试是提高产品质量和可靠性的关键步骤之一。

无铅焊接的质量和可靠性分析无铅焊接是一种替代传统铅焊接的技术，在电子制造业中越来越受欢迎。

它被广泛应用于手机、计算机、汽车电子等领域，并在一定程度上改善了环境和健康安全问题。

本文将对无铅焊接的质量和可靠性进行分析。

首先，无铅焊接的质量主要取决于焊接接头的可靠性。

与传统的铅焊接相比，无铅焊接在焊接接头的物理性能上存在一些差异。

无铅焊料的熔点较高，焊接温度也相应提高，这可能导致焊接接头出现焊缺、毛刺和冷焊等问题。

因此，在无铅焊接的过程中，需要严格控制焊接的温度和时间，确保焊缝的完整性和连接的可靠性。

其次，无铅焊接的质量还与焊接材料的选择和焊接工艺的优化有关。

无铅焊料种类繁多，包括有机铅、无铅合金等。

正确选择合适的焊料是保证焊接质量的关键。

此外，优化的焊接工艺可以提高焊接接头的可靠性。

例如，合理调整焊接参数、采用预热和后热等措施可以减少焊接应力和应变，提高焊接质量。

关于无铅焊接的可靠性，一些研究已经针对其使用寿命和耐久性进行了分析。

无铅焊接与铅焊接相比，无铅焊接的接头强度和耐久性较差。

然而，通过合适的设计和工艺控制，可以提高焊接接头的可靠性。

例如，结构设计上的考虑、扬声器布置等可减少焊接接头的应力集中，增强接头的耐久性。

此外，研究者还发现适当增大焊料的量，以及利用辅助材料（如球墨铸铁）等措施可以增加焊接接头的寿命。

综上所述，无铅焊接的质量和可靠性与焊接接头的设计、焊接材料的选择和焊接工艺的优化密切相关。

通过合理控制焊接参数，采取适当的焊接工艺和辅助措施，可以有效提高无铅焊接的质量和可靠性。

然而，仍需要进一步研究和改进，以推动无铅焊接技术的发展和应用。

接着上文所述，下面将继续探讨无铅焊接的质量和可靠性的相关内容。

除了焊接接头的可靠性外，无铅焊接的质量还与焊接过程中产生的焊接缺陷有关。

无铅焊接常见的缺陷包括焊接裂纹、焊接虹吸缺陷和焊接气孔等。

这些缺陷可能导致焊接接头的破裂或失效，降低焊接质量和可靠性。

因此，在无铅焊接过程中，及时检测和修复焊接缺陷是保证焊接质量的重要步骤。