无铅焊锡膏助焊剂清洗剂合明科技分享:无铅焊点可靠性问题分析.docx
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1、无铅焊锡膏助焊剂清洗剂合明科技分享:无铅焊点可靠性问题分析及测试方法合明科技专注精密电子清洗技术20多年,是SMT贴装/DIP封装,功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商。精密电子清洗除焊后助焊剂、锡膏、焊膏、球焊膏、焊锡膏、锡渣等残留物。水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端,包括有水基和半水基清洗剂,碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳. 先进封装包括倒装芯片、WLCSP晶圆级芯片封装、3D IC集成电路封装、SiP系统级封装、细间距封装等等。随着电子信息产业的日新月异,微细间距器件发展起来,组装
2、密度越来越高,诞生了新型SMT、MCM技术,微电子器件中的焊点也越来越小,而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重,对可靠性要求日益提高。电子封装中广泛采用的SMT封装技术及新型的芯片尺寸封装(CSP)、焊球阵列(BGA)等封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接(主要承受剪切应变),它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。一个焊点的失效就有可能造成器件整体的失效,因此如何保证焊点的质量是一个重要问题。传统铅锡焊料含铅,而铅及铅化合物属剧毒物质,长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害。目前电子行业对无铅软钎焊的需求越来越迫切,已经对整个行业形成巨大冲击。无铅焊料已经
3、开始逐步取代有铅焊料,但无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,必不可少地会给焊点可靠性带来新的问题。因此,无铅焊点的可靠性也越来越受到重视。本文叙述焊点的失效模式以及影响无铅焊点可靠性的因素,同时对无铅焊点可靠性测试方法等方面做了介绍。焊点的失效模式焊点的可靠性实验工作,包括可靠性实验及分析,其目的一方面是评价、鉴定集成电路器件的可靠性水平,为整机可靠性设计提供参数;另一方面,就是要提高焊点的可靠性。这就要求对失效产品作必要的分析,找出失效模式,分析失效原因,其目的是为了纠正和改进设计工艺、结构参数、焊接工艺等,焊点失效模式对于循环寿命的预测非常重要,是建立其数学模型的基础。下面介绍3
4、种失效模式。#1焊接工艺引起的焊点失效焊接工艺中的一些不利因素及随后进行的不适当的清洗工艺可能会导致焊点失效。SMT焊点可靠性问题主要来自于生产组装过程和服役过程。在生产组装过程中,由于焊前准备、焊接过程及焊后检测等设备条件的限制,以及焊接规范选择的人为误差,常造成焊接故障,如虚焊、焊锡短路及曼哈顿现象等。另一方面,在使用过程中,由于不可避免的冲击、振动等也会造成焊点的机械损伤,如波峰焊过程中快速的冷热变化对元件造成暂时的温度差,使元件承受热机械应力。当温差过大时,导致元件的陶瓷与玻璃部分产生应力裂纹。应力裂纹是影响焊点长期可靠性的不利因素。同时在厚、薄膜混合电路(包括片式电容)组装过程中,常
5、常有蚀金、蚀银的现象。这是因为焊料中的锡与镀金或镀银引脚中的金、银形成化合物,从而导致焊点的可靠性降低。过度的超声波清洗也可能对焊点的可靠性有影响。#2时效引起的失效当熔融的焊料与洁净的基板相接触时,在界面会形成金属间化合物(intermetallicCompounds)。在时效过程中,焊点的微结构会粗化,界面处的IMC亦会不断生长。焊点的失效部分依赖于IMC层的生长动力学。界面处的金属间化合物虽然是焊接良好的一个标志,但随着服役过程中其厚度的增加,会引起焊点中微裂纹萌生乃至断裂。当其厚度超过某一临界值时,金属间化合物会表现出脆性,而由于组成焊点的多种材料间的热膨胀失配,使焊点在服役过程中会经
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