温度冲击条件下PCB无铅焊点可靠性研究

发布时间：2021-10-25 01:04

　　伴随着ROHS指令的生效,电子电气产品的无铅化组装技术被迅速推开。时至今日,无铅化的推广已经有很长一段时间,不可避免的在应用过程中出现了很多问题。主要包括:高温带来的问题、立碑问题、铅污染问题、晶须生长问题以及无铅焊点的可靠性问题等等。这些问题对于可靠性要求甚高的军品研制单位是必须面对并加以解决的。本文以PCB无铅焊点可靠性研究为切入点,借助焊点剪切力测试等手段,以多周期温度冲击试验为加速条件,开展了如下创新性研究工作:（1）针对传统的退化试验理论与试验方法在评估诸如PCB焊点等产品可靠性过程中遇到的困难,提出了基于比较的加速退化试验数据建模及分析方法。该方法不以估计产品在正常使用条件下的工作寿命为目的,而是通过比较两种产品的伪失效寿命,进而评估产品的可靠性。该方法特别适用于那些有长时间成熟的使用经验,性能退化量难以重复测量,同时难以模拟其实际工作状态的产品。经试验证明该方法可用于评价无铅焊点的可靠性,为无铅焊点可靠性评价开辟了一条新的路径。（2）针对无铅焊点焊接条件可选范围大,焊接条件对于焊点性能影响不甚明晰的现状,开展了焊接条件对焊点性能影响评价研究工作。针对不同焊端镀层、不同焊接... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

“立碑”现象示意图

1.印制电路板 2.焊盘 3.贴片器件 4.焊点图 1.1 “立碑”现象示意图离问题。焊点剥离现象就是指焊点凝固后并未与 PCB 焊圆角外部实际上是与焊盘分离开来的，如图 1.2 所示。这波峰焊中。这个个问题实际上也是由于钎料的改变而导致发生的原因主要是冷却收缩过程中产生的应力导致的非同中，靠近钎料炉一侧的温度较高，靠近 PCB 焊盘一侧的后的冷却过程中，会出现焊点上部温度较高、下部温度较接温度高于有铅焊接，对应使得这个温差也更大，且无铅铅钎料进而出现了焊点剥离问题。

中国科学院大学博士学位论文：温度冲击条件下 PCB 无铅焊点可靠性研究则，如图 1.3 所示。由于可能引发电路短路，从 20 世纪 50 年行了很多调查和研究。但晶须问题仍然存在，并且在航天和军受其危害的事例。1998 年秋季，NASA Goddard Space Fligh一个在轨道上运行的商用卫星由于晶须导致短路，从而使整个源于纯锡电镀的继电器。如图 3 所示。在有铅钎料中几乎不存铅能够很好的抑制晶须生长。但当以 Sn 为主要成分的无铅钎锡晶须生长问题再次凸显。

【参考文献】：
期刊论文
[1]共振型气体泵用压电振子的疲劳寿命[J]. 刘焱,接勐,谢海峰,杨志刚.  光学精密工程. 2013(04)
[2]锡晶须生长机理研究的现状与问题[J]. 赵子寿,冼爱平.  中国有色金属学报. 2012(08)
[3]考虑IMC影响的PBGA无铅焊点温度循环有限元数值模拟[J]. 魏鹤琳,王奎升.  焊接学报. 2012(01)
[4]热循环加载片式元器件带空洞无铅焊点的可靠性[J]. 王斌,黄春跃,李天明.  电子元件与材料. 2011(06)
[5]镀层表面锡晶须自发生长现象的研究进展[J]. 石红昌,冼爱平.  中国有色金属学报. 2011(05)
[6]无铅焊点可靠性及验证试验[J]. 安利全,叶紫薇,郑建明.  装备环境工程. 2010(06)
[7]宇航用元器件锡晶须生长研究[J]. 王群勇,刘燕芳,白桦,吴文章,孙旭朋.  宇航材料工艺. 2010(03)
[8]微连接接头在热疲劳过程中的破坏规律[J]. 林健,雷永平,赵海燕,吴中伟.  焊接学报. 2009(11)
[9]真空条件下可凝挥发物蒸发和凝结速率的分析[J]. 薛华.  真空科学与技术学报. 2009(S1)
[10]片式元件焊点的热循环应力应变模拟技术研究[J]. 周斌,邱宝军,罗道军.  电子元件与材料. 2008(07)

博士论文
[1]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮.南京航空航天大学 2011
[2]装备贮存寿命整机加速试验技术研究[D]. 谭源源.国防科学技术大学 2010
[3]步降应力加速寿命试验的理论和方法[D]. 张春华.国防科学技术大学 2002
[4]电子封装中表面贴装焊点的可靠性研究[D]. 朱奇农.中国科学院上海冶金研究所 2000



本文编号：3456346