热循环条件下无铅焊点可靠性的有限元分析

通过有限元数值模拟对Sn3.5Ag0.75Cu无铅焊料焊点的可靠性问题进行了分析。采用统一粘塑性Anand本构方程对焊料焊点结构进行有限元分析,研究焊点在热循环加载过程中的应力应变等力学行为。研究结果表明,在焊点内部焊点与基板结合处的应力较大,而焊点中央的应力较小;焊点在低温阶段的应力最大,在高温阶段应变最大;在升降温阶段的应力应变变化较大,而在保温阶段的应力应变变化较小。     

无铅电子封装材料及其焊点可靠性研究进展

随着2006年7月1日RoHS法令实施的最后期限的来临,无铅焊料的研究与应用又掀起了新一轮的热潮。由于封装材料与封装工艺的改变,给焊点可靠性带来了一系列相关问题。笔者就近年来国内外开发的无铅焊料、焊点的失效模式、焊点可靠性评价方法和焊点的主要缺陷进行了综述;对今后该领域的研究前景及方向进行了展望。     

无铅焊料表面贴装焊点的可靠性

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。     

无铅焊点的可靠性问题

焊点的质量与可靠性很大程度决定了电子产品的质量。随着环境保护意识的增强，无铅焊料、无铅焊点成为了近年来的研究热点问题。无铅焊点由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整，必不可少的会给焊点可靠性带来新的影响。本文从设计、材料、及工艺角度分析了影响无铅焊点可靠性的因素，对无铅焊点可靠性测试方法做了介绍。     

元件焊端镀层对无铅焊点可靠性的影响

电子产品无铅化的转变加速了对元件焊端镀层的无铅化研究，目前候选无铅镀层有纯锡、锡铋或锡铜合金。当然,Sn—Ag—Cu焊料和以上这些镀层结合而构成的焊点的可靠性是大家关注的重点。Sn—Ag—Cu焊料和元件焊端镀层若不相容会导致焊点变脆、强度降低、缺乏热疲劳抵抗力，特别在产品生命周期的后期。对焊点的可靠性影响尤为明显。在本中我们研究了由Sn-3．8Ag-0．7Cu焊料和不同的元件焊端镀层：纯锡、Sn-3Cu、锡铋合金(铋的重量百分比分别为1％、3％、6％)组成的SMT焊点可靠性。中给出了焊点金相分析、焊点老化前和老化后的引脚拉伸测试的试验结果，首次发表了SMT焊点加速热循环试验的结果，也提到了Sn—Bi和Sn—Pb镀层对波峰焊焊点可靠性的少量研究结果。通过我们的研究发现，所有试验元件的无铅镀层和Sn—Ag—Cu焊料构成的焊点性能至少和常规的锡铅焊点一样好。     

热循环参数及基板尺寸对焊点可靠性的影响

采用Ansys软件建立BGA倒装芯片模型考察焊点的热应力。通过改变热循环保温时间、温度范围和最高温度,研究各参数对焊点热疲劳寿命的影响,同时也考察了基板的长度和厚度的影响。采用Coffin-Manson方程计算并比较热循环寿命。结果表明:随着热循环高低温停留时间、温度范围以及最高热循环温度的增大,热循环寿命减小,最小寿命为879周;同时热循环寿命也随着基板长度和厚度的增大而减小。     

随机振动条件下SMT焊点可靠性分析的能量法

提出了对焊点在随机振动条件下的可靠性进行分析的能量法，该方法简方便，适用于性较强。     

QFP焊点可靠性研究

随着人们对健康和环境的要求越来越高,无铅焊料的研究倍受封装业的重视。塑性应变是影响电子封装焊点可靠性的主要因素,文章采用在多次温度循环条件下进行有限元数值模拟的方法,针对由不同元素(Sn,Pb,Ag,Cu)及配比构成的焊料,计算QFP焊点的塑性应变,定量评估其可靠性。给出焊料各参数对焊点可靠性的影响程度,仿真表明焊料激活能与气体常数的比值的变化对焊点可靠性影响最大,相应的焊点Y向塑性应变均值仅为优化前的11%。所得的结果可为今后QFP封装时的焊料选择提供新的理论依据。     

随机振动下板级组件焊点可靠性研究进展

针对板级组件焊点在随机振动下的可靠性问题,对与之相关的实验研究成果和仿真结果进行了综述。首先介绍了球栅阵列(BGA)封装芯片焊点失效的位置,BGA焊点的材料以及BGA参数和印制电路板(PCB)参数对焊点可靠性的分析,并介绍了疲劳寿命预测方法和子模型法、特殊结构的随机振动分析。最后,提出了随机振动情况下的BGA结构的优化方法。     

低温无铅焊料焊接的现状和未来展望

概述了低温无铅焊料安装的现状和可靠性课题以及未来实现低温安装的途径。     

无铅焊料及其可靠性的研究进展

环保和微电子器件高度集成化的发展驱动了高性能无铅焊料的研究和开发。本文介绍了国内外对Sn-Ag,Sn-Zn,Sn-Bi,Sn-Sb和Sn-In系无铅焊料的发展现状及所取得的研究成果;列出了美国抗高温疲劳焊料研究计划筛选的七种抗热疲劳无铅焊料合金;对焊点的一般可靠性问题及无铅焊料引入的新的可靠性问题进行了归纳和讨论。     

浅谈Sn-Ag-Cu无铅焊料的可靠性

随着电子组装技术的发展,电子产品在制造过程中使用的焊料也随之更新换代,由原来的使用锡铅焊料改为使用无铅焊料,特别是Sn-Ag-Cu焊料,以满足WEEE和RoHS指令以及其他方面的要求。然而,使用无铅焊料却带来了一系列的问题,这些问题自然影响到产品的可靠性和使用寿命,因此,成为业界最关注的热点问题。文章主要讨论了Sn-Ag-Cu焊料的可靠性等问题。     

SMT焊点可靠性

本文针对典型SMT焊点在无铅条件下焊点的可靠性问题,焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中由于芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配（CET）而导致焊点的疲劳失效。     

无铅过渡时期混合焊点可靠性研究进展

在电子产品向无铅化过渡时期,存在前向兼容和后向兼容混合焊点的可靠性问题,对相关的理论和实验研究进行了综述。重点介绍了后向兼容组装中再流温度曲线的设置、焊点合金成分的计算及液相线温度的估算。简要介绍了前向兼容焊点的可靠性,认为一般情况下其可靠性可被接受。     

基于Sn-Zn系列的无铅焊可靠性分析

铅和铅的化合物有害人身健康，破坏环境。本文介绍了无铅焊料研究开发的迫切性和开发新型无铅焊料应满足的要求。从抗氧化性和提高浸润性两方面对SnZn焊料的可靠性进行了分析说明。介绍了微合金化和N2对SnZn可靠性的影Ⅱ向，并作出了其基本回流温度曲线示意图。     

用环境应力筛选试验研究SMT焊点可靠性

结合实际ＳＭＴ混装组件印制板,阐述了ＳＭＴ混装组件失效的机理,介绍了环境应力筛选试验的情况和结果,对影响可靠性的各种因素进行了分析与总结,指出了环境应力筛选是保证ＳＭＴ混装组件产品可靠性的必要手段。     

微电子封装无铅焊点的可靠性研究进展及评述

在电子电器产品的无铅化进程中,由于封装材料与封装工艺的改变,焊点的可靠性已成为日益突出的问题。着重从无铅焊点可靠性的影响因素、典型的可靠性问题及无铅焊点可靠性的评价3个方面阐述了近年来该领域的研究状况,进而指出无铅化与可靠性研究需注意的问题和方向。     

Sb、Bi、Ni元素对Sn基无铅焊点电迁移可靠性的影响北大核心CSCD

智能汽车的高集成化发展,使得组装焊点尺寸减小,对焊点抗电迁移服役可靠性的要求提高。目前用于汽车电子的三元系焊料SnAgCu无法满足日益严苛的服役环境,而多元合金化焊料是最有潜力的解决方案之一。通过差示扫描量热法、润湿性实验以及电子背散射衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等表征手段,系统研究了添加Ni、Sb、Bi元素对SnAgCu焊料的焊接性能和电迁移可靠性的影响。结果表明:添加Ni、Sb、Bi元素降低了SnAgCu焊料的熔点和过冷度,改善了焊料的润湿性。在高电流密度载荷作用下,这些元素的引入可以有效地缓解焊点电迁移行为,进而提高焊点的服役可靠性。