可靠性是电子产品在规定时间内保持其功能的一种能力。它由高可靠性、高稳定性、高一致性来衡量。SMT贴片加工技术中,焊点的质量保证是最主要的。这涉及了方方面面的问题,必须在质量管理上下功夫,使各种影响焊点质量的因素尽量减小,这样才能提供良好的质量保证,提高电子产品的整体可靠性。下面是广州SMT贴片加工厂众焱电子结合自身的经验,对于焊点的质量和可靠性的一些分析。
1、寿命周期内焊点的失效形式分析
考虑到失效与时间的关系,失效形式分为3个不同的时期
1)早期失效阶段
主要是一些质量不好的焊点发生失效,也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。可以通过SMT工艺过程进行优化来减少早期失效率。
2)稳定失效率阶段
该阶段大部分焊点的质量良好,失效的发生率(失效率)很低,且比较稳定。
3)寿命终结阶段
此阶段的失效主要是由累积的破环性因素造成的,包括化学的、冶金的、热——机械特性等因素,如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应,或热——机械应力造成焊点失效。失效主要由材料的特性、焊点的具体结构和所受载荷决定。
2、焊接工艺引起的焊点失效机理
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。
1)热应力与热冲击
应力裂纹是影响焊点长期可靠性的不利因素。由于PCB和元件之间的热膨胀系数不同,有时也会导致陶瓷元件的破裂。在厚、薄膜混合电路(包括片式电容)组装中,常常有蚀金、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、银会形成化合物,导致焊点的可靠性降低。
2)基板和元件的过热
由于IC塑料封装极易吸潮,当加热时间过长时,潮气就会释放出来。回流焊时,潮气汽化,在芯片底部的封装薄弱界面处积累成一个气泡,封装受到气泡的压力,就会发生开裂。解决办法是:先烘干IC,然后密封保存并保持干燥,或者在使用前几个小时进行100℃以上的预先烘烤。
3、提高焊点质量和可靠性的措施
在操作时,应该采取以下措施来保证焊点的质量:
1)建立最佳的温度曲线,从而提高焊接结构的整体质量;
2)温度循环负载要尽可能地小;
3)热膨胀系数要匹配;
4)印制板的装配应保证在板的水平方向能自由移动,否则周期性的弯曲会破坏大元件的焊点;
5)焊点尺寸和形状要适当;
6)焊料合金要达到最大的疲劳寿命(可以通过优化两个特性:疲劳屈服点和蠕变阻抗,使焊料合金的疲劳寿命达到最大值)。