1、guiilin university of technology鍥書扌艮告（鍥書筆記丿學(xué) 院: 課題名稱:專業(yè)（方向）:班級(jí):學(xué)生:指導(dǎo)教師: 日期:機(jī)械與控制工程學(xué)院無(wú)鉛微焊點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力 仿真分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)械裝備設(shè)計(jì)與制造）機(jī)械11-2班薛博洲代宣軍2015年3月11日讀書筆記一：ansys14有限元分析自學(xué)手冊(cè)主編：李兵、宮鵬涵-人民郵電出版社ansys有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié) 構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：航空航天、 汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。入門

2、篇包含讀者入門必學(xué)的相關(guān)章節(jié)，其中第1章介紹了 ansys有限元分析最新 的界面環(huán)境和一些基礎(chǔ)設(shè)置與操作；第2章介紹如何進(jìn)行進(jìn)行建模，首先對(duì)坐標(biāo)系進(jìn) 行了介紹，接著說(shuō)明工作平面的使用和操作，布爾操作，幾何建模及各個(gè)命令的使用; 第3章介紹如何進(jìn)行網(wǎng)格劃分，首先設(shè)定單元格的屬性，對(duì)網(wǎng)格劃分進(jìn)行控制，口由 劃分網(wǎng)格和映射網(wǎng)格劃分控制，給實(shí)體模型劃分有限元網(wǎng)絡(luò)等。第4章介紹了如何施加載荷，在ansys程序屮，可以用齊種方式對(duì)模型施加載荷, 而11借助于載荷步選項(xiàng)，可以控制在求解中載荷如何使用。第5章是求解，建立完冇 限元模型之后，就需要在模型上施加載荷以此來(lái)檢查結(jié)構(gòu)或構(gòu)件對(duì)一-定載荷條件的響 應(yīng)。第

3、6章是后處理，后處理指檢閱ansys分析的結(jié)果，這是ansys分析中最重要的 一個(gè)模塊。通過(guò)后處理的相關(guān)操作，可以針對(duì)性的得到分析過(guò)程所感興趣的參數(shù)和結(jié) 果，更好的為實(shí)際服務(wù)。讀書筆記二：無(wú)鉛釬料對(duì)不同引腳數(shù)qfp微焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度的影響作者：胡永芳、薛松柏、史益平、禹勝林sn-pb和snagcu系釬料（不含其它微量元素，如sb, bi等）的抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性 能均不是很高，snag3. ocuo. 5 （45mpa）和sn63pb37 （41mpa）釬料自身的抗拉強(qiáng)度與上述 所測(cè)得的數(shù)據(jù)相比較得出，qfp焊后微焊點(diǎn)處的接合強(qiáng)度要高于釬料木身的抗拉強(qiáng)度。 使釬料與母材z間發(fā)生適當(dāng)?shù)南嗷プ饔茫瑥亩鴮?shí)現(xiàn)

4、冶金結(jié)合是獲得優(yōu)良微焊點(diǎn)的基木 前提。這就要求母材組分可以在液態(tài)釬料中溶解，并最終可以形成固溶體，共品體或 金屬間化合物。錫以易于和多種金屬元素形成金屬間化合物為特征，用錫基釬料進(jìn)行 焊接時(shí)，在結(jié)合處形成金屬間化合物是最為常見的現(xiàn)象。由于在焊后也會(huì)形成適量的 金屬間化合物，所以焊后的強(qiáng)度會(huì)比其釬料本身的強(qiáng)度要高。48引腳qfp（含鉛）斷口表面存在著大小不等的凹坑群。在拉仲過(guò)程中，伴隨著塑 性變形的加劇，裂紋開始在非金屬夾雜物或第二相粒子上形核，成為多個(gè)顯微孔洞， 于是在斷口表面留下多個(gè)凹坑形的韌窩，并且其晶粒較粗大。而根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，48引 腳qfp（無(wú)鉛）斷口處品粒比較細(xì)小。眾所周知，品粒越細(xì)

5、小，其強(qiáng)度越高。所以通過(guò) 比較，48引腳qfp（無(wú)鉛）其抗拉強(qiáng)度要高于48引腳qfp（含鉛）,這與所測(cè)的抗拉強(qiáng)度 數(shù)據(jù)是吻合的。斷裂表面有明顯的微裂紋，這可能是由于形成低熔點(diǎn)的化合物，呈脆性，從而導(dǎo) 致此處強(qiáng)度較低，在受到載荷的情況下，容易產(chǎn)生裂紋，這與100引腳qfp（含鉛）抗 拉強(qiáng)度較低的結(jié)果是吻合的。在微焊點(diǎn)斷裂處表面存在大量的金屈間化合物，分布面積較廣，從而提高了微焊 點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度。這與100引腳qfp（無(wú)鉛）抗拉強(qiáng)度相對(duì)于100引腳qfp（含鉛）抗拉強(qiáng) 度耍高的結(jié)果是吻合的。在引腳數(shù)相同的條件下，釬料成分不同其qfp微焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度和sem分析有明 顯區(qū)別。釬料成分為含鉛的qfp其微

6、焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度值要小于釬料成分為無(wú)鉛的qfp微 焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度，無(wú)鉛微焊點(diǎn)的斷口 sem顯示的晶粒比較均勻細(xì)化。在釬料成分相同的條件下，引腳數(shù)不同也引起qfp微焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度有明顯的區(qū) 別。48引腳數(shù)的qfp其微焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度要低于100引腳數(shù)的qfp微焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度。讀書筆記三：尺寸效應(yīng)下的無(wú)鉛微焊點(diǎn)研究進(jìn)展作者：萇文龍，于治水，房加強(qiáng)，土波隨著微焊點(diǎn)尺寸的減小其焊料體積、反應(yīng)界面較之原先球柵陣列封裝(bga)焊點(diǎn) 有明顯的減小，由此會(huì)導(dǎo)致性能突變等尺寸效應(yīng)。尺寸效應(yīng)即由于焊點(diǎn)尺寸變化而出 現(xiàn)的行為和性能的變化。由于存在尺寸效應(yīng)，當(dāng)電子元器件屮互連焊點(diǎn)的體積小于10 -12m3,通過(guò)體釬料獲取的相

7、應(yīng)數(shù)據(jù)應(yīng)用于微互連焊點(diǎn)時(shí)將不再可靠；當(dāng)bga直徑由 760 u m縮小至100 um以下時(shí)，直徑的縮小導(dǎo)致其體積比相差近1000倍，由此帶來(lái)的 可靠性問(wèn)題很可能成為3d封裝可靠性的新問(wèn)題；當(dāng)焊點(diǎn)尺寸發(fā)展到50un)以下時(shí)， 其尺寸效應(yīng)問(wèn)題更加突出，因?yàn)楫?dāng)焊料尺寸減小到一定程度時(shí)，imc在焊料中的比例 會(huì)急劇上升，甚至焊料在冋流焊后全部轉(zhuǎn)變?yōu)閕mc。多數(shù)錫基焊料和銅板的界而組織形貌可分為3個(gè)區(qū)域:焊料基體、界面反應(yīng)物和 cu基體。在反應(yīng)中，首先生成cu6sn5層，其厚度隨時(shí)效時(shí)間而增加；同時(shí)在cu6sn5 與cu之間會(huì)生成一層較薄的cu3sn層。釬焊初期通過(guò)imc形成連接兩種材料，但隨 著imc

8、在焊料中的比例不斷上升，其力學(xué)性能和熱疲勞性能都有所下降，在近兒年的 研究屮，越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)焊料的成分以及ubm材料進(jìn)行了探索和深入分析，研究目 的大多集屮在焊接初期能夠形成性能穩(wěn)定的1mc層，同時(shí)抑制后期時(shí)效階段1mc層的 繼續(xù)擴(kuò)散。在sn基無(wú)鉛焊料/cu基板釬焊的主要金屬間化合物為cu6sn5和少量cu3sno隨 著焊料尺寸的不斷縮小，imc層相對(duì)焊料的比例，將從傳統(tǒng)bga工藝的10%20%飛躍 至微焊點(diǎn)的100%。sn基焊料中，ag的添加能右效提升其力學(xué)性能；適當(dāng)含量的cu能 夠促進(jìn)形核，加快界面反應(yīng)的速度；ni可作為阻擋層抑制imc層后期的成長(zhǎng)；au常 被用作增加可焊性的鍍膜，但存在

9、再分配現(xiàn)象；zn元素的加入有助于抑制凸點(diǎn)互連界 面tmc在電流載荷作用下的生長(zhǎng)，同吋提升潤(rùn)濕性和力學(xué)性能。對(duì)于傳統(tǒng)的bga焊接, kirkendall孔洞越多，對(duì)接頭的力學(xué)性能、拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度影響越大，但在微焊 點(diǎn)的焊接試驗(yàn)中，剪切應(yīng)力并沒(méi)有隨imc增長(zhǎng)而減小。在電遷移作用下，小尺寸焊料 的拉仲?gòu)?qiáng)度明顯退化，斷裂形式也從延性斷裂改為延性、脆性并存的斷裂形式。通過(guò) 選擇合適的加壓壓力、加壓形式、溫度、保溫吋間的控制，可以冇效地減少焊接中 kirkendall孔洞等缺陷。微連接在微電子封裝中發(fā)揮著非常重要的作用，微焊點(diǎn)既需 要傳輸組件間的電信號(hào)，同時(shí)還必須滿足一定的力學(xué)性能。對(duì)待該課題，應(yīng)該多

10、角度 地進(jìn)行分析，如分段控制溫度及壓力、加入稀土元素控制1mc層的時(shí)效狀態(tài)等。隨著 1mc層的作用越來(lái)越重要，對(duì)1mc的進(jìn)一步擴(kuò)散、各添加元素的耦合作用，以及如何 增加imc層的強(qiáng)度等方面有待進(jìn)一步研究和分析。讀書筆記四：簡(jiǎn)明材料力學(xué)主編：劉鴻文一高等教育出版社應(yīng)變：?jiǎn)卧w因外力作用引起的形狀和尺寸的相對(duì)改變。變形：物體內(nèi)任意兩點(diǎn)的相對(duì)位置的改變。力學(xué)性能：指在在外力的作用下，材料在變形，破壞的等方面表現(xiàn)出的特性。 應(yīng)力集中：帶有i員i孔或切口的板條受拉時(shí)，在i員i孔或切口附近的局部區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力明顯增大，但在離開i員i孔或切口稍遠(yuǎn)處時(shí)，應(yīng)力就迅速降低而趨于均勻。這種構(gòu)件 外形突然變化，造成局部

11、區(qū)域內(nèi)應(yīng)力顯著增犬的現(xiàn)象，成為應(yīng)力集中。軸向拉(壓)桿橫截面上的應(yīng)力1、由于只根拯軸力并不能判斷桿件是否有足夠的強(qiáng)度，因此必須用橫截面上的 應(yīng)力來(lái)度量桿件的受力程度。為了求得應(yīng)力分布規(guī)律，先研究桿件變形，為此提出平 面假設(shè)。平面假設(shè)：變形之前橫截面為平面，變形之后仍保持為平面，而且仍垂直于桿軸 線。根據(jù)平而假設(shè)得知，橫截而上各點(diǎn)沿軸向的正應(yīng)變相同，由此可推知橫截而上各 點(diǎn)正應(yīng)力也相同，即等于常量。2、由靜力平衡條件確定c的大小由于dnsda,所以積分得=oa則na =4 (2-1)式中：a橫截面上的正應(yīng)力n橫截面上的軸力a橫截而而積正應(yīng)力b的正負(fù)號(hào)規(guī)定為：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。讀書筆記五：無(wú)

12、鉛焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用作者：別正業(yè)口前全世界每年消耗500萬(wàn)噸的鉛，其屮蓄電池所用的鉛占80%,而電子設(shè)備屮 用在sn-pb共晶焊錫屮的鉛約占0.5%。由于電子設(shè)備和所有行業(yè)、家庭息息相關(guān)，并 且隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生活水平的提高，電子設(shè)備的更新周期越來(lái)越短，從而產(chǎn)生 大量的電了垃圾。這些廢棄的電路板，除少量在破碎焚燒時(shí)回收外，絕大部分都采用 破碎后或未經(jīng)任何處理而直接掩埋。目前影響推廣無(wú)鉛技術(shù)的主要原因：（1）缺少一個(gè)公認(rèn)的國(guó)際化的無(wú)鉛技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)無(wú)鉛含量的定義、無(wú)鉛元器件的封裝方法、無(wú)鉛焊錫的溫度特性、無(wú)鉛焊接的質(zhì)量 和可靠性的評(píng)價(jià)方法等均未取得共識(shí)。（2）技術(shù)要素。因?yàn)闊o(wú)鉛焊錫的熔點(diǎn)溫

13、度比 sn-pb共晶高出40°c左右，因此對(duì)電子元件和pcb板的耐溫性提岀更高的要求。并且 無(wú)鉛電子元件的引腳鍍層和pcb板的焊盤處理要適應(yīng)無(wú)鉛焊接的要求。（3）為了適應(yīng) 無(wú)鉛焊錫的高溶點(diǎn)溫度，并與溫度特性的要求保持一致，需要對(duì)現(xiàn)冇的回流焊設(shè)備和 波峰焊設(shè)備進(jìn)行更新。（4）增加了成木。除了設(shè)備方面的投資外，無(wú)鉛焊料的成木比 sn-pb共晶焊料貴1. 5-4. 5倍。（5）市場(chǎng)因素。由于歐洲市場(chǎng)從2008年才開始實(shí)施無(wú) 鉛焊接指令，因此對(duì)電子制造商來(lái)說(shuō)尚冇一段過(guò)渡期。對(duì)那些完全不在意海外市場(chǎng)（如 口本、歐洲）的電子制造商，則根本不打算考慮無(wú)鉛焊接問(wèn)題。要等中國(guó)也開始無(wú)鉛 焊接計(jì)劃吋，才

14、考慮。無(wú)鉛焊錫的進(jìn)展與應(yīng)用：（1） 口前無(wú)鉛焊錫材料主要有sn-ag. sn-cu. sn-ag-cu. sn-ag-bi-cu> sn-zn. sn-zn-bi等成份組成類別。（2）在pcb板方面，為了適應(yīng)更高 溫度，防止板的變形和銅泊的翹起，以滿足無(wú)鉛焊接的溫度特性的要求，制造商多在 板表面涂覆一層有機(jī)可焊性保護(hù)層0sp,該涂層厚0.20. 5卩01,與我公司使用的 96. 5sn/3. 0ag/0. 5cu焊膏和水基助焊劑兼容，它在預(yù)熱區(qū)因較高溫度而失去活性，在 活性區(qū)被助焊劑中的酸和溶劑溶解而變成助焊劑的一部分，在冋流區(qū)揮發(fā)掉。（3）目 前無(wú)鉛焊接設(shè)備已完全達(dá)到焊接的溫度、維護(hù)保

15、養(yǎng)、焊點(diǎn)質(zhì)量等要求。如廣東長(zhǎng)榮電 子、香港的suneast、臺(tái)灣的科隆和建時(shí)達(dá)、韓國(guó)高信、德國(guó)eco、日本松下等許多 電子設(shè)備廠家都能生產(chǎn)無(wú)鉛焊接的回流爐、雙波峰爐等設(shè)備，冇三區(qū)、五區(qū)、六區(qū)和 七區(qū)加熱、冷卻區(qū)段，以滿足不同無(wú)鉛焊料的溫度特性；有氮?dú)鈌low和reflow爐共 選擇。（4）無(wú)鉛焊接的質(zhì)量管理。只要滿足無(wú)鉛焊料的溫度特性，釆用與傳統(tǒng)錫鉛焊 的相同的質(zhì)量控制方法，那么，無(wú)鉛焊接的質(zhì)量和sn-pb共品并沒(méi)冇太大的區(qū)別。回 路焊接的不良率也沒(méi)冇增加。讀書筆記六：qfp器件不同引線材料對(duì)焊點(diǎn)可靠性影響的有限元分析作者：張亮，薛松柏，盧方朕，韓宗杰在高密度封裝電子元器件的封裝材料屮，引線框

16、架既是承載芯片的骨架，也是半 導(dǎo)體芯片與外界的聯(lián)接電路，還是芯片的散熱通道，引線框架材料在高度封裝電子元 器件的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中占有極重耍的地位。不同合金成分、不同性能的引線材料會(huì) 對(duì)焊點(diǎn)的力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響，作者著重選擇應(yīng)用比較廣泛的合金-42、銅合金 和可伐合金三種材料的引線，分別研究對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變變化情況。 0.000033 0000412 大應(yīng)變處 0.000790 0.001 169()焊點(diǎn)二維應(yīng)變0.000188 0.000478 0.000767 0.001 056 0.001 346 0.001 635 0.001925 0.002 214 o.oo2 5o3 0.0

17、02 793最人應(yīng)變處(b)焊點(diǎn)三維應(yīng)變圖3焊點(diǎn)等效應(yīng)變由于電子產(chǎn)品的工作狀態(tài)都是在交變溫度 的環(huán)境下進(jìn)行的，所以在加載溫度時(shí)，用的是 循環(huán)交變溫度載荷。同時(shí)在熱循環(huán)過(guò)程小，足 夠長(zhǎng)的保溫時(shí)間是必要的，因此在高溫和低溫 加載吋，保溫吋間均設(shè)置為25mino加載完成, 求解分析即可得到qfp器件的應(yīng)力應(yīng)變分布 圖，如圖3所示，為焊點(diǎn)最大等效應(yīng)變的放大 圖。從模型屮可看岀，在焊點(diǎn)的最內(nèi)側(cè)、和基 板接觸的尖角處的應(yīng)變最大，說(shuō)明該處是應(yīng)力 集屮的區(qū)域，因此焊點(diǎn)最內(nèi)側(cè)的尖角處應(yīng)該作 為主要的關(guān)注對(duì)象。引線模型節(jié)點(diǎn)80又是焊點(diǎn)最內(nèi)側(cè)的尖角處的最大應(yīng)變節(jié)點(diǎn)，當(dāng) 焊點(diǎn)最內(nèi)側(cè)的尖角處發(fā)生變形，在引線模型屮，節(jié)點(diǎn)

18、80將首先發(fā)生變形，故可以通 過(guò)研究節(jié)點(diǎn)80來(lái)推斷分析焊點(diǎn)的整體力學(xué)性能。伐合金是傳統(tǒng)的引線材料，它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，可以保證電路的可靠性，但導(dǎo)電 導(dǎo)熱性較差，價(jià)格成木較高；合金-42的機(jī)械強(qiáng)度和線膨脹系數(shù)和可伐合金相近， 但是導(dǎo)電導(dǎo)熱性稍差，價(jià)格也較高；銅合金的導(dǎo)電導(dǎo)熱性較好，工藝性能優(yōu)良、價(jià)格 低廉，但強(qiáng)度比可伐合金和合金-42低，由此可見，上述三種引線材料各有優(yōu)缺點(diǎn)。 在實(shí)際生產(chǎn)屮，根據(jù)不同的元器件結(jié)構(gòu)和不同用途的需要，選用不同性能的引線材料, 是保證qfp器件性能和質(zhì)量的關(guān)鍵因索之一。讀書筆記七：引線間距對(duì)qfp焊點(diǎn)的可靠性影響的有限元分析作者：盛重、薛松柏、張亮、皋利利如右圖為相同引線

19、數(shù)口的不同封裝類型qfp的焊點(diǎn)應(yīng)力隨吋間變化曲線圖，從圖時(shí)間屮可以看出，tqfp64的焊點(diǎn)等效應(yīng)力最 小，vqfp64焊點(diǎn)次z, sqfp64的焊點(diǎn)等 效應(yīng)力最大。說(shuō)明在5個(gè)熱循環(huán)完成后, tqfp64的對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)的殘余應(yīng)力最小，應(yīng) 力集中最小。這是因?yàn)殡S著引線寬度的增 加，整個(gè)引線的剛度隨之增大，對(duì)位移的 緩沖作用減小，傳遞到焊點(diǎn)的應(yīng)力相應(yīng)增 大，導(dǎo)致焊點(diǎn)的等效應(yīng)變值壇加；與此同 吋，由于引線寬度的增加導(dǎo)致引線的剛度 隨z增大，各引線及焊點(diǎn)z間的約束度增加，相應(yīng)就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力值變大。另外，隨著 引線間距的增加，引線對(duì)器件的機(jī)械支持作用降低，引線易發(fā)生變形，產(chǎn)生破壞，所 以焊點(diǎn)的等效應(yīng)力隨著引線間

20、距的增大而增大。另冇研究表明，當(dāng)引線的高度等丁 0. 7mm左右時(shí)存在一個(gè)焊點(diǎn)的最大值，當(dāng)引線焊點(diǎn)小于或大于0. 7mm時(shí)焊點(diǎn)應(yīng)力均減 小。如右圖為引線間距相同吋的qfp的焊點(diǎn)應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線圖從圖6屮可以看擊70o o3 2有影響。由圖可知在循環(huán)加載的過(guò)程小qfp32的焊點(diǎn)等效應(yīng)力最大qfp64的焊 點(diǎn)等效應(yīng)力最小qfp44焊點(diǎn)居中。當(dāng)引 線間距一定時(shí)對(duì)于qfp器件而言引線 寬度越小單位面積的抗拉強(qiáng)度越人對(duì) 應(yīng)的焊點(diǎn)強(qiáng)度就越高。此外引線的高度 以及與焊盤接觸的長(zhǎng)度對(duì)焊點(diǎn)應(yīng)力也出于殘余應(yīng)力累積的原因應(yīng)力具冇迭05101520時(shí)間“（ix）加性。結(jié)合溫度加載圖可以看出從高溫向低溫變化階段呈現(xiàn)應(yīng)

21、力增加變化的趨勢(shì)；另外在高溫階段出現(xiàn)了應(yīng)力松弛當(dāng)高溫保 溫階段結(jié)束時(shí)應(yīng)力松弛幾乎接近于零而低溫保溫階段并沒(méi)有明顯的應(yīng)力松弛。對(duì)于qfp器件其應(yīng)變的主要區(qū)域集屮在焊點(diǎn)根部、焊趾部位以及引線和焊點(diǎn)交界 處而在此三個(gè)區(qū)域中焊點(diǎn)根部的應(yīng)力值是最大的所以在焊點(diǎn)根部最容易產(chǎn)生裂紋從 而發(fā)生疲勞破壞。此外在循環(huán)加載的過(guò)程屮由于殘余應(yīng)力累積的原因應(yīng)力具冇迭加 性。在引線數(shù)口相同的情況下sqfp64tqfp64和vqfp64三種類型封裝器件屮tqfp64 焊點(diǎn)的等效應(yīng)力最小最不容易產(chǎn)生裂紋焊點(diǎn)的破壞可能最小。在引線間距相同的情況下qfp32qfp44和qfp64三種器件屮qfp64焊點(diǎn)的應(yīng)力和 應(yīng)變最小而qfp

22、32應(yīng)力和應(yīng)變最大最容易發(fā)生疲勞破壞。同時(shí)與qfp100比較可知高 密度細(xì)間距引腳的焊點(diǎn)可靠性更高。讀書筆記八：qfp結(jié)構(gòu)微焊點(diǎn)強(qiáng)度的試驗(yàn)作者：胡永芳、薛松柏、禹勝林同一成分不同間距的qfp焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度有明顯區(qū)別。從表1中還可以看 ib, qfp/sop焊點(diǎn)間距越大，破壞焊點(diǎn)所需的拉力也越大，焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度越高。其原因是 由于間距越大,qfp/sop的引腳直徑（焊點(diǎn)直徑）也變大，與基板的接觸面積也越大，釬 料與基板和元器件端頭的相互作用也越大，所需的拉力就越大，抗拉強(qiáng)度也越高。通過(guò) sn-pb共晶釬料（sn63-pb37）和純鉛（鉛作為釬料）與qfp引腳及基板的結(jié)合強(qiáng)度比較, 可知snpb共昂

23、釬料的結(jié)合強(qiáng)度比純鉛的結(jié)合強(qiáng)度低。純錫或者純鉛的抗拉強(qiáng)度比任何錫鉛合金的釬料的強(qiáng)度都低。微焊點(diǎn)強(qiáng)度比錫鉛 合金釬料的強(qiáng)度高。研究結(jié)果表明，由于微焊點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)定的焊點(diǎn)強(qiáng)度更加準(zhǔn)確、 真實(shí)地反映了微焊點(diǎn)的力學(xué)性能特性，因此對(duì)于釬料與基板和元器件端頭的結(jié)合強(qiáng)度 （微焊點(diǎn)強(qiáng)度）顯著高于釬料自身強(qiáng)度的現(xiàn)象，值得深入地研究。對(duì)這一問(wèn)題的深入研 究，將對(duì)qfp/sop焊點(diǎn)可靠性的研究提供一個(gè)先進(jìn)的研究手段和更為合理的研究方法。用錫鉛合金作釬料的qfp焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度比用鉛的焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度小；不同間距的qfp 焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度也不一樣,qfp引腳間距越大，英抗拉強(qiáng)度也越大。比較qfp的抗拉強(qiáng)度和錫鉛釬料的抗拉強(qiáng)度數(shù)

24、據(jù),qfp引腳的結(jié)合強(qiáng)度大于錫鉛合 金釬料自身的抗拉強(qiáng)度。讀書筆記九：qfp封裝芯片手工焊接和拆卸技巧作者：張津、金禧qfp封裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：qfp為四方扁平封裝，引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼(l)型。 這種封裝的芯片引腳之間距離很小，引腳很細(xì)，引腳數(shù)一般在100個(gè)以上。qfp的缺點(diǎn) 是，當(dāng)引腳中心距小于0. 65mm時(shí)，引腳容易彎曲。qfp封裝芯片的手工焊接方式：點(diǎn)焊：需耍用比較尖的烙鐵頭對(duì)準(zhǔn)每個(gè)引腳焊接，對(duì)電烙鐵的要求較高，而且焊接 速度慢，還有可能虛焊和粘焊。一般適用于大間距、腳數(shù)少的芯片焊接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)超 密間距芯片的焊接。拖焊：比點(diǎn)焊速度快，焊點(diǎn)熱量不會(huì)對(duì)芯片造成損傷。要求操作人員在焊接

25、時(shí)要保 持烙鐵尖與被焊引腳并行，勻速進(jìn)行拖焊。焊接時(shí)用烙鐵尖接觸每個(gè)qfp引腳的末端, 直到看焊錫注入引腳，防止因焊錫過(guò)少或過(guò)多造成漏焊、虛焊、焊錫不均勻、搭連現(xiàn) 象。這種焊接方式在焊接超密間距芯片時(shí)易曲于用力不當(dāng)造成引腳被拖拽變形后與鄰 腳并焊的問(wèn)題，因此適用于0. 5nm】及以上間距薄型qfp芯片的焊接。拉焊：芯片同定好后，將適量的助焊劑涂丁引腳上。給烙鐵上錫至熔化的焊錫呈球 狀將要掉下來(lái)時(shí)停止。此時(shí)，焊錫球的張力略大于自身重力。將電路板傾斜固定，傾斜 角度70。、90°，傾斜角度太小不利于焊錫球滾下。在芯片引腳未固定那邊,用電烙 鐵拉動(dòng)焊錫球，沿芯片的引腳從上到下慢慢滾下，滾到

26、頭的吋候?qū)㈦娎予F提起，不讓焊 錫球粘到周圍的焊盤上。由于焊接溫度較高，為防止芯片損壞，需在焊接時(shí)對(duì)芯片進(jìn)行 散熱處理。通常的做法是在焊接的同時(shí)用一只酒精棉球放于芯片上，使棉球與芯片的 表面充分接觸以利于芯片散熱。在焊接過(guò)程中烙鐵頭并沒(méi)有接觸焊盤而是焊錫球。由 于焊錫球的張力，各個(gè)引腳上的焊錫很均勻h不多。焊接速度在操作熟練后相對(duì)拖焊 要快一點(diǎn)。這種焊接方式適用于對(duì)焊接溫度要求不過(guò)于苛刻的超密間距芯片的焊接。qfp封裝芯片手工拆卸技巧：qfp封裝芯片由于其四面都是引腳，因此在有條件的 情況下應(yīng)采用熱風(fēng)槍配合專用熱風(fēng)槍的岀風(fēng)量和熱量是可以調(diào)節(jié)的，一般情況下溫度 設(shè)置在350°c,風(fēng)量視設(shè)

27、置的溫度和是否會(huì)影響芯片周邊器件而定。但不能過(guò)小，否則 可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)部溫度過(guò)高對(duì)熱風(fēng)槍造成損壞。對(duì)于采用無(wú)鉛焊的印制板，可在芯片的 焊腳上先涂上助焊劑，再用熱風(fēng)槍進(jìn)行拆卸。拆卸時(shí)，將卬制板倒置在熱風(fēng)槍的上方, 一般在1020s左右就可以將芯片拆下。在加熱時(shí)，必須注意觀察印制板的受熱狀態(tài), 如岀現(xiàn)冒煙、變色等狀況，必須停止加熱，以防板子和芯片受損。讀書筆記十：無(wú)鉛焊點(diǎn)的可靠性問(wèn)題作者：顧永、蓮楊、邦朝影響無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性的因素：與傳統(tǒng)的含鉛工藝相比，無(wú)鉛化焊接由于焊料的差 異和工藝參數(shù)的調(diào)整，必不可少地會(huì)給焊點(diǎn)可靠性帶來(lái)一定的影響。首先是口前無(wú)鉛 焊料的熔點(diǎn)較高，一般都在217°c左右，

28、而傳統(tǒng)的sn 一 pb共晶焊料熔點(diǎn)是183°c,溫度 曲線的提升隨z會(huì)帶來(lái)焊料易氧化及金屈間化合物生長(zhǎng)迅速等問(wèn)題。其次是由于焊料 不含pb,焊料的潤(rùn)濕性能較弟，容易導(dǎo)致產(chǎn)品焊點(diǎn)的口校準(zhǔn)能力、拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度 等不能滿足要求。無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性測(cè)試方法：無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性測(cè)試，主要是對(duì)電子組裝產(chǎn)品進(jìn)行熱 負(fù)荷試驗(yàn)(溫度沖擊或溫度循環(huán)試驗(yàn))；按照疲勞壽命試驗(yàn)條件對(duì)電子器件結(jié)合部進(jìn)行 機(jī)械應(yīng)力測(cè)試;使用模型進(jìn)行壽命評(píng)估。無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性測(cè)試方法主要有外觀檢查、x ray檢查、金相切片分析、強(qiáng)度(抗 拉、剪切)、疲勞壽命、高溫高濕、跌落實(shí)驗(yàn)、隨機(jī)震動(dòng)、可靠性檢測(cè)方法等。外觀檢查：無(wú)鉛和有鉛焊接的焊點(diǎn)

29、從外表看是有茅別的，并影響aoi系統(tǒng)的止確 性。無(wú)鉛焊點(diǎn)的條紋更明顯，并冃比相應(yīng)的冇鉛焊點(diǎn)粗糙，這是從液態(tài)到固態(tài)的相變?cè)?成的。因此這類焊點(diǎn)看起來(lái)顯得更粗糙、不平整。另外，由于無(wú)鉛焊料的表而張力較高,不像有鉛焊料那么容易流動(dòng)，形成的圓角形狀也不盡相同。因此檢測(cè)儀器必須 做一些參數(shù)或程序調(diào)整，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀(aol)制造商已經(jīng)推出了相應(yīng)的解決方案，其 屮包括歐姆龍采用三色光源和不同的照射角度將焊點(diǎn)的三維形狀用二維圖像表示出 來(lái)，而安捷倫也在最近推出了采用固態(tài)建模(ssm)技術(shù)的三維口動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備等。x-3y檢查:無(wú)鉛焊的球形焊點(diǎn)中虛焊增多。無(wú)鉛焊的焊接密度較高,可以檢測(cè)出焊 接中出現(xiàn)的裂縫和虛

30、焊。銅、錫和銀應(yīng)屬于“高密度”材料，為了進(jìn)行優(yōu)良焊接的特 性表征、監(jiān)控組裝工藝，以及進(jìn)行最重耍的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)完整性分析，有必要對(duì)x射線系統(tǒng) 進(jìn)行重新校準(zhǔn)，對(duì)檢測(cè)設(shè)備有較高要求。準(zhǔn)口動(dòng)焊點(diǎn)可靠性檢測(cè)技術(shù)是利用光熱法逐點(diǎn)檢測(cè)電路板焊點(diǎn)質(zhì)量的一種先進(jìn) 技術(shù)，具有檢測(cè)精度高、可靠性好、檢測(cè)時(shí)不須接觸或破壞被測(cè)焊點(diǎn)等特點(diǎn)。檢測(cè)時(shí) 對(duì)印制電路板的焊點(diǎn)逐點(diǎn)注人確定的激光能量，同時(shí)用紅外探測(cè)器監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)在受到激 光照射后產(chǎn)生的熱輻射。由于熱輻射特性與焊點(diǎn)的質(zhì)量狀況有關(guān)，故口j據(jù)此判定焊點(diǎn) 的質(zhì)量好壞。激光與焊點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)和注人以及焊點(diǎn)質(zhì)量并別均由計(jì)算機(jī)及和應(yīng)的軟件完 成。測(cè)試裝置包括yjlg激光系統(tǒng)、紅外探測(cè)系統(tǒng)、x-

31、y掃描工作平臺(tái)以及由計(jì)算機(jī) 控制的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、判讀軟件等五部分組成。此技術(shù)的焊點(diǎn)重缺陷 檢出率為100%,其他缺陷檢岀率遠(yuǎn)高于人工檢測(cè)。檢測(cè)速度滿足小批量生產(chǎn)需要，特別 適用丁可靠性要求高、批量小的產(chǎn)品檢測(cè)。在無(wú)鉛工藝焊點(diǎn)可靠性測(cè)試中，比較重要的是針對(duì)焊點(diǎn)與連接元器件熱膨脹系數(shù) 不同進(jìn)行的溫度相關(guān)疲勞測(cè)試，包括等溫機(jī)械疲勞測(cè)試、熱疲勞測(cè)試及耐腐蝕測(cè)試等。 其屮根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以確認(rèn)相同溫度下不同無(wú)鉛材料的抗機(jī)械應(yīng)力能力不同，同時(shí)有 研究表明不同無(wú)鉛材料顯示出不同的失效機(jī)理，失效形態(tài)也各不相同。讀書筆記十一：低銀無(wú)鉛微互連焊點(diǎn)的振動(dòng)疲勞行為研究作者：耿燕飛、尹立孟、位松、竇鑫、劉華文振動(dòng)疲勞變