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影響無鉛焊接互連可靠性的因素有哪些▩↟▩•?

文章來源╃│•✘: 雅拓萊焊接科技(惠州)有限公司人氣╃│•✘:647發表時間╃│•✘:2021-08-31 14:54:06

    隨著越來越多的無鉛電子產品上市╃▩☁││,可靠性問題成為許多人關注的焦點問題·◕☁。與其它無鉛相關問題(如合金選擇₪✘、工藝視窗等)不同╃▩☁││,在可靠性方面╃▩☁││,我們經常會聽到分歧很大的觀點·◕☁。無鉛焊接互連可靠性是一個非常複雜的問題╃▩☁││,它取決於許多因素╃▩☁││,簡單列舉以下七個方面的因素╃│•✘:





    1₪✘、取決於焊接合金·◕☁。對於迴流焊╃▩☁││,“主流的”無鉛焊接合金是Sn-Ag-Cu(SAC)╃▩☁││,而波峰焊則可能是SAC或Sn-Cu·◕☁。SAC合金和Sn-Cu合金擁有不同的可靠性效能·◕☁。


    2₪✘、取決於工藝條件·◕☁。對於大型複雜電路板╃▩☁││,焊接溫度通常為260℃╃▩☁││,這可能會給PCB和元器件的可靠性帶來負面影響╃▩☁││,但它對小型電路板的影響較小╃▩☁││,因為最大回流焊溫度可能會比較低·◕☁。


    3₪✘、取決於PCB層壓材料·◕☁。某些PCB(特別是大型複雜的厚電路板)根據層壓材料的屬性╃▩☁││,可能會由於無鉛焊接溫度較高╃▩☁││,而導致分層₪✘、層壓破裂₪✘、Cu裂縫₪✘、CAF(傳導陽極絲須)失效等故障率上升·◕☁。它還取決於PCB表面塗層·◕☁。例如╃▩☁││,經過觀察發現╃▩☁││,焊接與Ni層(從ENIG塗層)之間的接合要比焊接與Cu(如OSP和浸銀)之間的接合更易斷裂╃▩☁││,特別是在機械撞擊下(如跌落測試中)·◕☁。此外╃▩☁││,在跌落測試中╃▩☁││,無鉛焊接會發生更多的PCB破裂·◕☁。


    4₪✘、取決於元器件·◕☁。某些元器件╃▩☁││,如塑膠封裝的元器件₪✘、電解電容器等╃▩☁││,受到提高的焊接溫度的影響程度要超過其它因素·◕☁。其次╃▩☁││,錫絲是使用壽命長的高階產品中精細間距的元器件更加關注的另一個可靠性問題·◕☁。此外╃▩☁││,SAC合金的高模量也會給元器件帶來更大的壓力╃▩☁││,給低k介電係數的元器件帶來問題╃▩☁││,這些元器件通常會更加易失效·◕☁。


    5₪✘、取決於機械負荷條件·◕☁。SAC合金的高應力率靈敏度要求更加註意無鉛焊接介面在機械撞擊下的可靠性(如跌落₪✘、彎曲等)╃▩☁││,在高應力速率下╃▩☁││,應力過大會導致焊接互連(和/或PCB)易斷裂·◕☁。


    6₪✘、取決於熱機械負荷條件·◕☁。在熱迴圈條件下╃▩☁││,蠕變/疲勞互動作用會透過損傷積聚效應而導致焊點失效(即組織粗化/弱化╃▩☁││,裂紋出現和擴大)╃▩☁││,蠕變應力速率是一個重要因素·◕☁。蠕變應力速率隨著焊點上的熱機械載荷幅度變化╃▩☁││,從而SAC焊點在“相對溫和”的條件下能夠比Sn-Pb焊點承受更多的熱迴圈╃▩☁││,但在“比較嚴重”的條件下比Sn-Pb焊點承受更少的熱迴圈·◕☁。熱機械負荷取決於溫度範圍₪✘、元器件尺寸及元器件和基底之間的CTE不匹配程度·◕☁。


    7₪✘、取決於“加速係數”·◕☁。這也是一個有趣的₪✘、關係非常密切的因素╃▩☁││,但這會使整個討論變得複雜得多╃▩☁││,因為不同的合金(如SAC與Sn-Pb)有不同的加速係數·◕☁。因此╃▩☁││,無鉛焊接互連的可靠性取決於許多因素·◕☁。
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