aoipcb品质检测技术分享无铅焊料表面贴装焊点的可靠性

aoipcb品质检测技术分享无铅焊料表面贴装焊点的可靠性 

中心议题：
 研究Sn96.5Ag3.5等无铅焊料和多种基板及器件所形成表面贴装焊点的可靠性 简要介绍现一些研究成果并得出结论
解决方案：
 过厚的金属间化合物层会导致焊点断裂韧性和抗低周疲劳能力下降 选用表面贴装元件为1206型陶瓷电阻测试无铅焊料与Au/Ni/Cu焊盘所形成焊点的可靠性 通过分析得出3条结论
 
由于Pb对人体及环境的危害，在不久的将来必将禁止Pb在电子工业中的使用。为寻求在电子封装工业中应用广泛的共晶或近共晶SnPb钎料的替代品，国际上对无Pb钎料进行了广泛研究。其中，共晶SnAg和共晶SnAgCu钎料作为潜在的无Pb钎料，具有剪切强度、抗蠕变能力、热疲劳寿命好等特点。
 
在焊接过程中，熔融的钎料与焊接衬底接触时，在界面会形成一层金属间化合物（IMC）。其形成不但受回流焊接过程中温度、时间的控制，而且在后期的服役过程中其厚度也会随着时间的延长而增加。研究表明界面上的金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因素。过厚的金属间化合物层会导致焊点断裂韧性和抗低周疲劳能力下降，从而导致焊点可靠性的下降。由于无铅焊料和传统的SnPb焊料的成分不同，因此它和焊接基板如Cu、Ni和AgPd等的反应速率以及反应产物就有可能不同，从而表现出不同的焊点可靠性。本所全面而系统地研究了Sn96.5Ag3.5、Sn95.5Ag3.8Cu0.7和Sn95Sb5等无铅焊料和多种基板及器件所形成表面贴装焊点的可靠性，现就一些研究成果做一简要介绍。
 
无铅焊料与Au/Ni/Cu焊盘所形成焊点的可靠性实验选用的表面贴装元件为1206型陶瓷电阻。FR4印刷电路板上的焊盘结构为Cu/Ni-P/Au，其中，Ni-P层厚度为5mm，P含量为12 at%。所用焊料为以上几种无铅焊料以及62Sn36Pb2Ag。用剪切强度测试方法考察焊点在150℃时效过程中的可靠性。图1为SnAg/Ni-P/Cu焊点的扫描电镜照片。在SnAg/Ni-P界面发现有Ni3Sn4生成，其厚度随时效时间而增加。SnAg焊点由Sn基体与镶嵌于其中的Ag3Sn颗粒组成，在界面附近有少量的片状Ni3Sn4，这是由于在回流过程中溶于焊料中的Ni在其后的冷却过程中析出而形成。与SnPbAg焊点相比，时效后的SnAg焊点微组织的粗化要轻微得多， Ag3Sn颗粒的大小几乎不