試驗(yàn)設(shè)備焊接工藝
1.試驗(yàn)設(shè)備焊接工藝原理
2.組件典型焊接過(guò)程分析
3.焊接工藝難點(diǎn)討論
4.典型焊接失效案例討論
形成良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵是:在焊接界面良好潤(rùn)濕,并形成合適的金屬間化合物。
3.1 焊接工藝原理
無(wú)鉛／錫鉛焊料被加熱到熔點(diǎn)以上，焊接金屬表面在助焊劑的活化作用下，對(duì)金屬表面的氧化層和污染物起到清洗作用，同時(shí)使金屬表面獲得足夠的激活能。熔融的焊料在經(jīng)過(guò)助焊劑凈化的金屬表面上進(jìn)行浸潤(rùn)、發(fā)生擴(kuò)散、冶金結(jié)合，在焊料和被焊接金屬表面之間生成金屬間結(jié)合層，冷卻后使焊料凝固，形成焊點(diǎn)。
焊接的本質(zhì)是焊料和被焊材料之間形成有效的金屬連接。
焊接過(guò)程描述
關(guān)鍵因素：焊料／助焊劑／被焊金屬材料／溫度*時(shí)間
焊接核心過(guò)程分析-潤(rùn)濕
潤(rùn)濕的定義： 熔化的焊料在準(zhǔn)備焊接的母材（PCB焊盤(pán)或引腳表面）進(jìn)行充分的漫流和擴(kuò)散的過(guò)程。 潤(rùn)濕的條件：
?清潔的表面
?合適的焊接溫度
?助焊劑的保護(hù)
?合適的焊接材料
楊氏方程 潤(rùn)濕是焊接的首要條件！
潤(rùn)濕是焊接的首要條件！
焊點(diǎn)的*潤(rùn)濕角 15~45 °
當(dāng)θ=0°時(shí)，*潤(rùn)濕；當(dāng)θ=180°時(shí)，*不潤(rùn)濕。
潤(rùn)濕的不同狀態(tài)
金屬原子以結(jié)晶排列，原子間作用力平衡，保持晶格的形狀和穩(wěn)定。
當(dāng)金屬與金屬接觸時(shí)，界面上晶格紊亂導(dǎo)致部分原子從一個(gè)晶格點(diǎn)陣移動(dòng)到另一個(gè)晶格點(diǎn)陣。
擴(kuò)散條件：相互距離（金屬表面清潔，無(wú)氧化層和其它雜質(zhì)， 兩塊金屬原子間才會(huì)發(fā)生引力）溫度（在一定溫度下金屬分子才具有動(dòng)能）
焊接過(guò)程分解--擴(kuò)散
四種擴(kuò)散形式：表面擴(kuò)散；晶內(nèi)擴(kuò)散；晶界擴(kuò)散；選擇擴(kuò)散。
（3）合金化－冶金結(jié)合，形成結(jié)合層良好焊接工藝典型焊點(diǎn)切片照片
混合組裝良好焊點(diǎn)照片
合金界面
焊料內(nèi)部
合金厚度對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響不能忽略
混合組裝良好焊點(diǎn)照片
IMC過(guò)厚易導(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂
3.2 電子組件典型焊接過(guò)程分析
?回流焊接過(guò)程分析
?波峰焊接過(guò)程分析
?手工焊接過(guò)程分析
1）表面貼裝工藝總體要求 2）回流焊接工藝曲線 3）回流焊接的幾個(gè)難點(diǎn)分析 4）回流焊接失效案例分析
3.2.1 回流焊接過(guò)程分析
1）錫膏印刷----體積合適、錫膏使用規(guī)范 2）貼片工藝----貼片壓力、貼片精度 3）回流焊接---溫度曲線設(shè)置合理 4）測(cè)試工藝---防止不恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試 5）在組裝過(guò)程中要求防止靜電或潮濕敏感損傷
表面貼裝工藝總體要求
涉及要求：
可制造性設(shè)計(jì)（焊盤(pán)設(shè)計(jì)、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)，工藝線路選擇）
工藝參數(shù)控制（錫膏印刷，貼片，回流曲線）
組裝過(guò)程（環(huán)境，人員）
測(cè)試手段
典型產(chǎn)品回流曲線設(shè)置考慮要素
1 組裝密度—熱容量考慮(總量,分布)
2 焊接材料---焊料合金類(lèi)型和助焊劑類(lèi)型
3 PCB、器件耐溫能力（zui高溫度）
4 焊接設(shè)備（加熱方式，加熱效率）
5 復(fù)雜器件的影響
目前流行的溫度曲線分析（一）
④峰值溫度
熔點(diǎn)
⑥冷卻速度
②預(yù)熱溫度
①升溫速度
③預(yù)熱時(shí)間
時(shí) 間
⑤加熱時(shí)間
零件耐熱臨界溫度領(lǐng)域 Sn-3Ag-0.5CuSn-8Zi-3Bi①升溫速度3℃/s以下3℃/s以下②預(yù)熱溫度140～160℃130～150℃③預(yù)熱時(shí)間50～100s30～60s④峰值溫度焊劑熔點(diǎn)+10～20℃230～245℃210～220℃⑤加熱時(shí)間(熔點(diǎn)以上)這是一種能夠?qū)φ麎K基板進(jìn)行均勻加熱的時(shí)間時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)灼傷電子零件20～60℃20～60s⑥冷卻速度3～6℃/s3～6℃/s速度太慢會(huì)造成立碑、縮孔速度太快會(huì)產(chǎn)生裂紋條 件速度太快會(huì)造成焊劑激劇沸騰、產(chǎn)生裂紋這種溫度使焊劑迅速活化，能夠清除氧化膜，且利用峰值溫度迅速實(shí)現(xiàn)均熱。溫度過(guò)高會(huì)引起焊料氧化這是一種能夠均勻預(yù)熱基板的時(shí)間時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)引起焊料氧化影響到潤(rùn)濕性、潤(rùn)濕上升形狀、焊點(diǎn)形成、界面組織(→接合強(qiáng)度、可靠性)
溫度
目前流行的回流曲線分析（二）
回流缺陷：大的空洞/冷焊-----工藝控制不良
回流焊接工藝缺陷分析
典型缺陷：焊點(diǎn)冷焊
焊接助焊劑殘留導(dǎo)致電化學(xué)遷移
波峰焊接技術(shù)要點(diǎn)
①助焊劑均勻噴涂
②溫度曲線合理（預(yù)熱和峰值溫度）
波峰焊接工藝過(guò)程分析
注：沒(méi)有一條適用于任何組裝條件的溫度曲線
?預(yù)熱溫度 110-150oC
?傳送速度：0.7-1.2m/min
?錫爐溫度：255-270 oC
?冷卻速度：3~8℃/S
?傳輸角度：5～7
波峰焊接溫度曲線
波峰焊接工藝缺陷分析
缺陷：焊點(diǎn)填充不足-----工藝優(yōu)化
波峰焊接預(yù)熱不足導(dǎo)致吹孔
PCBA樣品在波峰焊接后插件焊點(diǎn)存在空洞。 PCB烘板或波峰前進(jìn)行回流焊接處理能夠改善空洞情況。
金相分析
未烘烤
烘烤后
烘烤前后進(jìn)行模擬波峰焊接 1）上錫良好 2）未烘烤存在空洞 3）烘烤后不存在空洞
模擬焊接試驗(yàn)
1 樣品描述：波峰焊接后，片式電容元件波峰焊后不上錫，片式元件一端端頭無(wú)爬錫和PCB焊盤(pán)上錫量很少 。
波峰焊接漏錫缺陷-陰影效應(yīng)
外觀、金相分析
PCB焊盤(pán)和器件端子處均沒(méi)有焊料。
綜合分析
對(duì)樣品的外觀分析表明，元件焊接不良的部位具有相同的方向，即具有方向性，在波峰焊接中由于錫波的方向及速度的不同，易引起陰影效應(yīng)，造成同一方向的上錫不良。 金相切片分析表明，所有焊接不良元件的一端焊接良好，可見(jiàn)明顯的金屬間化物，而元件另一端和對(duì)應(yīng)的PCB焊盤(pán)同時(shí)上錫不良。 綜上所述，造成元件焊接不良的原因?yàn)椴ǚ搴附舆^(guò)程中助焊劑涂敷不均勻不到位及波峰焊接的陰影效應(yīng)。
?焊接材料（助焊劑）殘留導(dǎo)致的漏電，腐蝕
?BGA，POP封裝器件的枕頭效應(yīng)
?波峰焊接橋連失效
?波峰焊接填充高度不夠
?焊接裝配過(guò)程機(jī)械過(guò)應(yīng)力失效
?靜電敏感器件ESD失效
?塑封集成電路潮濕敏感損傷
?PCB的爆板，分層
3.3 影響電子組件工藝質(zhì)量的難點(diǎn)分析
3.3.1 焊接殘留導(dǎo)致的PCBA漏電，腐蝕
助焊劑的作用： ?? 去除母材和焊料上的氧化物 ?? 熱過(guò)程中防止母材和焊料再度氧化 ?? 降低釬焊料表面張力，促進(jìn)擴(kuò)散和潤(rùn)濕； ?? 傳遞熱量； 助焊劑要求： ?? 活化溫度要比焊料的熔點(diǎn)低 ?? 表面張力，粘度和比重都要比焊料小 ?? 生成的殘?jiān)菀兹コ??? 對(duì)母材及焊料無(wú)腐蝕性 ?? 不產(chǎn)生毒氣和臭味 助焊劑的危害 殘留導(dǎo)致的漏電、腐蝕（離子殘留難以發(fā)現(xiàn)）
腐蝕性、兼容性問(wèn)題 電化學(xué)遷移等問(wèn)題突出。
3.3.1 焊接殘留導(dǎo)致的PCBA漏電，遷移失效
案例1 助焊劑導(dǎo)致的直接腐蝕
離子漏電的驗(yàn)證方法
1）潮熱試驗(yàn)前后絕緣特性對(duì)比 2）清洗前后的絕緣特性分析 3）離子色譜分析 4）離子清潔度測(cè)試 屬于直接證據(jù)較難獲得的失效類(lèi)型，取決于焊接材料選擇和工藝工藝設(shè)置
電遷移是在直流電壓的影響下發(fā)生的離子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致電失效。
電化學(xué)遷移
在潮濕條件下，金屬離子會(huì)在陽(yáng)極形成，并向陰極遷移，形成樹(shù)枝狀晶體，當(dāng)樹(shù)枝狀晶體連接兩種導(dǎo)體時(shí)造成短路，而且樹(shù)枝晶體內(nèi)的電流驟增二發(fā)生熔斷。
電化學(xué)遷移在PCB表面的形成可能是助焊劑的殘留或其他殘留的污染所致。
電化學(xué)遷移機(jī)理
陽(yáng)極
陰極
電化學(xué)遷移時(shí)的反應(yīng)
?離子的溶解度
?離子的遷移率（溫度和擴(kuò)散系數(shù)）
?PH值對(duì)溶解度的影響（污染物鹽的溶解度取決于PH值）
?離子的反應(yīng)性
?溫度（溶解度、遷移率、活性）
?濕度（zui關(guān)鍵的因素）
影響電化學(xué)遷移的因素
常見(jiàn)金屬的電化學(xué)遷移能力比較(快)Ag>Cu>Pb>Sn-Pb>Sn>Au（慢）
PCBA樣品表面的測(cè)試焊盤(pán)中出現(xiàn)不同程度的電遷移（ECM）現(xiàn)象，且電遷移現(xiàn)象均發(fā)生在沉銀焊盤(pán)偏移開(kāi)槽部位的阻焊涂覆層表面
出現(xiàn)ECM的失效部位
電遷移失效案例1 -銀離子遷移
測(cè)試盤(pán)與阻焊壩（Solder Mask Dam）均有較大偏移，且焊盤(pán)有不同程度的發(fā)黃或變暗形象
2 外觀檢查
EDS分析，枝狀物中主要含有銀（Ag）及少量的銅（Cu）金屬元素，另外存在有較高含量的碳（C）及少量的氧（O）、硫（S）、溴（Br）、氯（Cl）元素
3 SEM分析
3 SEM分析
對(duì)大銅箔面上的阻焊膜（Solder Mask）進(jìn)行SEM觀察，發(fā)現(xiàn)：焊盤(pán)附近的阻焊膜表面上有白色殘留，且阻焊膜上有較多顆粒裝物質(zhì)。EDS分析發(fā)現(xiàn)白色殘留物和阻焊膜表面成分元素中均含有較高含量的碳（C）、氧（O）、硫（S）及少量的溴（Br）元素。前者還含有較高的銅（Cu）元素，后者含有較高的錫（Sn）元素。
3 SEM分析-阻焊膜
在SEM&EDS分析的基礎(chǔ)上對(duì)PCBA進(jìn)行陰離子濃度測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：所檢樣品中含有較高的硝酸根離子（NO3－）、磷酸根離子（PO43－）、硫酸根離子（SO42-）以及溴（Br-）等陰離子 。
4 PCBA離子濃度分析
測(cè)試焊盤(pán)銅箔層與阻焊壩之間偏移大，且阻焊膜有突沿現(xiàn)象，突沿出來(lái)的阻焊膜與底層基材有明顯的縫隙 。縫隙容易積存溶液、潮氣等，為銀離子的遷移營(yíng)造了潮濕或酸性的環(huán)境
5 金相分析
樣品中含有較高的硝酸根離子（NO3－）、磷酸根離子（PO43－）、硫酸根離子（SO42-）以及溴（Br-）等陰離子,這些陰離子與潮濕（水）共同作用，形成電解液，鍍銀電極在電解液的作用下發(fā)生電解，變?yōu)殂y離子，銀離子在電極之間的電場(chǎng)作用下向負(fù)電極遷移，銀離子遷移過(guò)程中還原變?yōu)殂y單質(zhì)，因此在兩電極之間逐步形成銀導(dǎo)電通道而引起兩電極之間發(fā)生漏電或短路。 另方面，阻焊膜與PCB之間的毛細(xì)管效應(yīng)引起其界面之間引入周邊的水及有害離子（或原來(lái)殘存于界面中），有阻焊膜偏位，縮短了阻焊膜的有效覆蓋范圍，加速了電極之間的水、有害離子形成，使銀遷移機(jī)理更易產(chǎn)生。 阻焊膜（Solder Mask）的白色殘留物以及阻焊膜本身均含有較高的硫（S）等元素極可能與PCB工藝中清洗不干凈有關(guān)，造成硫酸等的殘留；阻焊膜中金屬元素的殘留與阻焊膜工藝有關(guān)。
6 綜合分析
? 樣品失效表現(xiàn)為在大銅箔與測(cè)試焊盤(pán)間發(fā)生明顯的銀離子（Ag＋）遷移。
? 銀離子遷移的原因是過(guò)多的陰離子或鹵化物的殘留、水、電場(chǎng)的作用造成的。
? 阻焊壩與焊盤(pán)間有嚴(yán)重的偏位，阻焊膜有明顯的突沿以及阻焊膜與基材間的縫隙極易造成水汽、溶液等殘留，當(dāng)清洗未到位時(shí)，極易給銀離子的遷移營(yíng)造有利的環(huán)境
7 分析結(jié)論
SIR測(cè)試 2.6.3.3 測(cè)試樣品要求 測(cè)試樣品采用IPC-B-24梳型電路 基材采用FR4環(huán)氧玻璃 樣品數(shù)量：zui少3塊/每種，若要評(píng)估非清洗狀態(tài)則要6塊。 是否需要清洗根據(jù)助焊劑的活性等級(jí)確定。 注：目前基本采用的免清洗助焊劑不需要進(jìn)行清洗，則樣品要9塊。
測(cè)試程序
1 清洗測(cè)試樣品（去離子水或蒸餾水，50 ℃ ，2h烘干）
2 施加助焊劑（漂、浸）
3 過(guò)245℃波峰焊接（錫膏采用印刷錫膏和回流焊接的形式）
4 樣品清洗
5 潮熱試驗(yàn)（40 ℃ 90%RH，168小時(shí)，25V/mm電壓）
6 絕緣電阻測(cè)試
單股聚四氟乙烯導(dǎo)線，松香性助焊劑焊接；
測(cè)試周期小于20min
1M的限流電阻
7 zui終檢測(cè)
30X-40X
有無(wú)枝晶生長(zhǎng)，變色，表面金屬遷移
SIR測(cè)試 2.6.3.3
免清洗樣品試驗(yàn)后外觀檢查 3塊向上 3塊向下（需要經(jīng)過(guò)波峰焊接） 電阻要連續(xù)檢測(cè)
3.3.2 BGA器件的枕頭效應(yīng)
枕頭效應(yīng)（Pillow-Head-Effect):
BGA類(lèi)器件*的失效形式
3.3.2 BGA器件的枕頭效應(yīng)（二）
枕頭效應(yīng)（Pillow-Head-Effect)產(chǎn)生機(jī)理 1）芯片翹曲變形 2）溫度不同步 4）錫膏抗氧化能力 5）錫球氧化、污染 3）貼片精度
案例2 貼片偏位引起的BGA枕頭效應(yīng)
信息：委托單位反應(yīng)BGA存在焊接失效
X-ray分析：
BGA焊點(diǎn)存在明顯的異常，主要為存在明顯的枕頭效應(yīng)。
所有焊點(diǎn)基本呈現(xiàn)一樣的特征
X-射線分析
金相分析： 結(jié)果和X-ray一致。
金相切片分析
SEM分析
SEM&EDS分析 焊球和焊料之間存在明顯的有機(jī)物； 有機(jī)物的成分和助焊劑殘留物一致； 錫膏和PCB焊盤(pán)之間潤(rùn)濕良好。
EDS檢測(cè)
1）焊點(diǎn)存在明顯的偏位
2）焊料對(duì)焊盤(pán)潤(rùn)濕良好
3）焊料和焊球表面存在助焊劑殘留
顯然，器件貼裝偏位是主要的原因。
背景：PCBA樣品BGA器件 (見(jiàn)圖1紅色箭頭所示)焊點(diǎn)存在焊接失效現(xiàn)象，要求對(duì)焊接失效原因進(jìn)行分析
1）異常焊點(diǎn)分布在器件的位置隨機(jī) 2）異常焊點(diǎn)主要表現(xiàn)為針頭型失效
案例3 錫球氧化、污染引起的BGA枕頭效應(yīng)
重要信息：
1）為混合組裝工藝（錫鉛焊料+無(wú)鉛BGA）
2）錫鉛焊料和PCB焊盤(pán)潤(rùn)濕良好
3）錫鉛焊料和無(wú)鉛錫鉛充分接觸
4）錫鉛焊料和無(wú)鉛錫球之間存在明顯的不融合
5）無(wú)鉛錫球基本沒(méi)有錫鉛焊料
1）正常焊點(diǎn)錫鉛焊料和BGA錫球融合良好 2）焊料和PCB焊盤(pán)之間的合金IMC正常
金相分析
1）錫球表面存在很高的碳元素 推斷:存在污染的可能BGA器件來(lái)料質(zhì)量分析
1）虛焊焊點(diǎn)隨機(jī)分布+所有虛焊點(diǎn)中，焊料和BGA焊球均充分接觸 推斷：板變形或器件變形導(dǎo)致焊球和焊料分離的可能性沒(méi)有 2）所有焊點(diǎn)中錫鉛焊料和PCB焊盤(pán)之間均形成了良好的IMC 推斷:由于焊接工藝溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致虛焊的可能性排除 由于PCB焊盤(pán)可焊性導(dǎo)致虛焊的可能性排除 4）失效點(diǎn)中錫鉛焊料和無(wú)鉛錫球未發(fā)生擴(kuò)散 推斷:導(dǎo)致的原因可能為1）BGA錫球氧化或者污染 2）錫膏氧化或者污染 由于只在部分焊點(diǎn)上存在失效，且其它器件均正常，故排除錫膏的問(wèn)題。 結(jié)論：導(dǎo)致BGA焊接失效的原因?yàn)锽GA錫球存在污染或者氧化zui終導(dǎo)致焊點(diǎn)虛焊失效。
綜合分析及結(jié)論
案例4 POP封裝失效案例分析
三星和高通POP器件
（1）所檢頂部封裝焊料球的高度約為0.3mm，球間距為0.4mm；底部封裝焊料球的高度約為0.15mm。
（2）底部封裝2在測(cè)試過(guò)程中翹曲變形很大，碰到了光柵（光柵到樣品的距離大約為0.3mm），測(cè)試結(jié)果僅供參考（紅色字體標(biāo)出）。
熱變形分析
熱變形分析 封裝變形量-400-300-200-1000100200300255010012515018020022024526024522020018015012510050溫度/℃變形量/μm頂部封裝底部封裝1底部封裝2
熱變形分析
POP器件各組成部分的熱變形太大是導(dǎo)致失效的主要原因
3.3.3 裝配過(guò)程中的過(guò)應(yīng)力開(kāi)裂失效
電子組件在焊接、運(yùn)輸、使用等條件下，通常會(huì)由于熱機(jī)械變形，機(jī)械彎曲，機(jī)械振動(dòng)和沖擊等，從而在焊點(diǎn)或者器件上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，并zui終導(dǎo)致焊點(diǎn)或者器件失效。 焊點(diǎn)的機(jī)械失效模型通常用強(qiáng)度應(yīng)力干涉模型來(lái)表示。
過(guò)應(yīng)力開(kāi)裂的特征：
1）應(yīng)力集中位置首先失效
2）一般伴隨基材開(kāi)裂
3）BGA器件較其他器件易失效
裝配過(guò)程中的過(guò)應(yīng)力開(kāi)裂失效特征
焊點(diǎn)過(guò)應(yīng)力開(kāi)裂是導(dǎo)致組件失效的主要原因
案例5 散熱器安裝導(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂失效
3.3.4 制造過(guò)程中靜電敏感器件損傷
靜電(Electrostatic，static electricity):
靜電就是靜止不動(dòng)的電荷。它一般存在于物體的表面。是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。
靜電是通過(guò)電子或離子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電可由物質(zhì)的接觸和分離、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒的附著等物理過(guò)程而產(chǎn)生。
靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）:
處于不同靜電電位的兩個(gè)物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移就是靜電放電。這種轉(zhuǎn)移的方式有多種，如接觸放電、空氣放電。
一般來(lái)說(shuō)，靜電只有在發(fā)生靜電放電時(shí)，才會(huì)對(duì)元器件造成傷害和損傷。如人體帶電時(shí)只有接觸金屬物體、或與他人握手時(shí)才會(huì)有電擊的感覺(jué)。
大電壓、短時(shí)間→（靜電敏感器件）小尺寸，噴射，飛弧，表層變形。
下層擊穿，表層變形→用光學(xué)顯微鏡觀察顏色變化，電鏡無(wú)效；
擊穿發(fā)生在表層，面積小，用電鏡觀察，光學(xué)顯微鏡無(wú)效；
靜電放電臺(tái)放電試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)樣品所發(fā)生的位置，和擊穿點(diǎn)的形貌特征，以進(jìn)一步分辨失效樣品是靜電擊穿還是脈沖（浪涌）電壓擊穿。
靜電擊穿的失效特征
電弧注入的電荷/電流產(chǎn)生以下?lián)p壞和故障：
?穿透元器件內(nèi)部薄的絕緣層，損毀MOSFET和CMOS元器件的柵極，常見(jiàn)；
?CMOS器件中的觸發(fā)器鎖死，常見(jiàn)；
?反偏的PN結(jié)短路，也就是PN結(jié)反向擊穿，常見(jiàn)；
?正向偏置的PN結(jié)短路，較少見(jiàn)；
?熔化有源器件內(nèi)部的連接（鍵合）線或鋁（金屬化）線，較少發(fā)生。
? ESD會(huì)通過(guò)各種各樣的耦合途徑找到設(shè)備的薄弱點(diǎn)!
ESD損傷途徑
整機(jī)裝配工藝中， 補(bǔ)焊烙鐵接地線開(kāi)路， 烙鐵帶電，引起芯片擊 穿失效。
案例6 手工焊接過(guò)程中的靜電損傷案例
微波器件： 靜電極敏感器件， 對(duì)環(huán)境的靜電要求高。
案例7 SMT工藝過(guò)程中的ESD損傷
3.4 焊接工藝評(píng)價(jià)
目的：評(píng)估現(xiàn)行裝工藝是否存在焊接工藝質(zhì)量隱患。
時(shí)機(jī)：新產(chǎn)品導(dǎo)入
新型器件應(yīng)用（POP封裝器件）
現(xiàn)有工藝發(fā)現(xiàn)較多的工藝缺陷
新型焊料、助焊劑等應(yīng)用
可靠性試驗(yàn)等重要試驗(yàn)之前
客戶要求
焊接工藝評(píng)價(jià)方法
焊接工藝性能評(píng)價(jià)主要項(xiàng)目
1 金相切片分析
2 染色滲透試驗(yàn)（BGA器件）
3 焊點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)
4 X射線檢測(cè)
5 聲學(xué)掃描分析（塑封器件熱損傷評(píng)估）
6 外觀檢查
7 離子濃度測(cè)試，離子清潔度測(cè)試
焊點(diǎn)金相分析
焊點(diǎn)金相分析
1.51μm
2.60μm
方法與步驟
•取樣(整體或局部)
•溶劑清洗（去除殘留物）
•染色（染色液＋低壓）
•干燥（保持染色區(qū)域）
•垂直分離器件與PCB
•檢查與紀(jì)錄（顯微鏡）
原理 通過(guò)將樣品置于染色液中，讓染色液滲透到有裂紋或孔洞的地方。垂直剝離已經(jīng)焊上的元器件，其引線腳與焊盤(pán)將從有裂紋或孔洞等薄弱界面分離，元器件分離后被染紅的焊點(diǎn)界面將指示該處在強(qiáng)行剝離前存在缺陷，即焊點(diǎn)不良部位被檢測(cè)到。 用途
?檢測(cè)失效焊點(diǎn)的分布
?檢測(cè)裂紋存在的界面
染色滲透試驗(yàn)
BGA
PCB
染色滲透試驗(yàn)結(jié)果
目的： 未*填滿的通孔 BGA焊點(diǎn)缺陷
X-射線檢查
聲學(xué)掃描分析---塑封器件MSD評(píng)估
焊接后進(jìn)行，要注意返修工藝的影響
焊點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)和分析方法－焊點(diǎn)推力試驗(yàn)
推刀速度：0.5mm～9mm/min
案例分析：不同電容工藝性研究
四種不同的電容元件焊點(diǎn)強(qiáng)度比較
參考JIS Z3198標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)片式電容元件，以水平方向以9mm/min速率進(jìn)行推剪力測(cè)試，直至元器件與焊盤(pán)脫離，記錄推剪力，在立體顯微鏡下觀察并記錄斷裂模式。
背景：無(wú)鉛BGA，錫鉛焊料合金，不同的焊接溫度。 目的：尋找*的焊接溫度。
案例一 BGA混裝焊接工藝優(yōu)化分析
案例一 BGA混裝焊接工藝優(yōu)化分析
方法：金相切片
掃描電子顯微鏡（IMC厚度測(cè)量）
案例二 FPC軟板焊接參數(shù)優(yōu)化分析
總體情況：FPC軟板焊接，ENIG表面處理方式；
工藝參數(shù)：峰值溫度：240℃，熔點(diǎn)以上時(shí)間：40s，
現(xiàn)狀：焊點(diǎn)強(qiáng)度較差，易脫落。
初步評(píng)價(jià)：焊接參數(shù)沒(méi)有任何問(wèn)題，曲線設(shè)置為錫膏供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
問(wèn)題：焊接工藝能否進(jìn)一步優(yōu)化？
以產(chǎn)品為出發(fā)點(diǎn)的焊接工藝優(yōu)化試驗(yàn)
雙因數(shù)：
因數(shù)A：焊接溫度
因數(shù)B：焊接時(shí)間
焊接時(shí)間：20秒 40秒 70秒
焊接溫度：230℃ 240℃ 250℃
工藝參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度的影響0510152025條件一條件四條件7條件9不同工藝參數(shù)條件焊點(diǎn)推力值系列1
焊接工藝質(zhì)量分析案例二
