无铅焊点在器件级与板级的可靠性：测试,分析,和面向可靠性设计
无铅焊点可靠性分析
无铅焊点可靠性分析单位：姓名：时间：无铅焊点可靠性分析摘要：主要介绍了Sn-Ag-Cu合金焊接点发生失效的各种表现形式，探讨失效发生与影响可靠性的各种原因及如保在设计及制程上进行改进以，改善焊点的可靠性，提高产品的质量。
关键词：焊点；失效；质量；可靠性前言：电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。
在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。
焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。
也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。
目前，环保问题也受到人们的广泛关注，在电子行业中，无铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，无铅焊料与有铅焊料相比，其润湿性差、焊接温度，形成的焊点外观粗糙等不利因素。
因此对其焊点品质也是一个大家很关注的问题。
中将就Sn-Ag-Cu焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行探讨。
一、无铅焊点的外观评价在印刷电路板上焊点主要起两方面作用。
一是电连接，二是机械连接。
良好的焊点就是应该是在电子产品的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。
良好的焊点外观表现为：（1）良好的润湿；（2）适当的焊料，完全覆盖焊盘和焊接部位；（3）焊接部件的焊点饱满且有顺畅连接的边缘；二、寿命周期内焊点的失效形式产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的, 其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线, 也称浴盆曲线（见下图）如上图所示，产品寿命的曲线总共分为三个阶段早期故障期，偶然故障期，耗损故障期。
1）、早期故障期：在产品投入使用的初期，产品的故障率较高，且具有迅速下降的特征。
这一阶段产品的故障主要是设计与制造中的缺陷，如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等，产品投入使用后很容易较快暴露出来。
可以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至消灭早期故障。
2）、偶然故障期：在产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常数，这一阶段就是偶然故障期。
无铅焊点的可靠性及其验证试验
无铅焊点的可靠性及其验证试验编辑: panda-liu无铅焊点的可靠性及其验证试验by John H. Lau Agilent Technologies, Inc. EMA摘要本研究中对RoHS符合产品的可靠性进行了研究，重点是无铅焊点的可靠性。
焊料在电子组装中是一个电的和机械的―胶水‖。
无铅焊料提供的特性是否会让业界在未来一直依赖它？本文无法给出结论！然而，我们试图帮助所有从事这项工作的人更好地理解为什么或应该如何去做，以便他们在未来能够找出答案。
引言R oHS中规定禁止使用铅(Pb)，汞(Hg)，镉（Cd），六价铬(Cr6+)，PBB（多溴联苯），PBDE（多溴二苯醚）等6 种有害物质，实施日期是2006年7月1日。
这意味着，从这天起，所有的EEE（电气、电子设备），除那些豁免的之外[1,2,3]，如果他们含有这6种禁用物质，都不能在欧盟市场上销售。
无－X （如无- 铅）的定义是什么？这6种禁用物质在任何一个EEE的均匀材质中所允许的最大浓度值(MCV)已在EU公报上公布，并在2005 年8月18日立法[4]。
它陈述：条款5(1)(a)规定，铅、汞、六价铬、多溴联苯(PBB)，多溴二苯醚（PBDE）均匀材质的MCV 为0.1%重量百分比，镉的MCV为0.01％。
简单地讲，以无铅为例，定义为任何一个EEE在所有的（单个的）均匀材质中，铅含量小于0.1wt%。
什么是均匀材料？它定义为不能进一步分解成不同材料的单一材料。
更多的―均匀材料‖解释，请参看[5]。
本文重点仅讨论Pb有害物质。
当今，焊料合金多半使用的是63Sn37Pb，熔点183℃。
不久前，多于1 0 0种无铅焊料合金存在于世，如[6]中表3.1 所示。
然而，今天电子业界主要的无铅焊料是Sn(3-4)wt%Ag(0.5-0.7)wt%Cu (或简称SAC)，熔点217 ℃，比铅锡焊料合金的熔点高34℃。
印制电路板组装采用SAC焊料（替代SnPb）时，元件和PCB将承受更高的焊接温度，且他们在成本、性能和可靠性方面有很大的不同[10]。
无铅焊点可靠性及验证试验
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接工 艺 。机器 焊 接 工 艺 中 ， 常会 遇 到焊 盘 焊料 不 通
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结 合 目前 的生 产情 况 ， 考 在 该 领 域处 于领 先 参
个 影 响 电气 系统 整 体 寿 命 的 次要 因素 ， 当使 用 国外 地 位 的安捷 伦 、 创力 、 电 、 为 的研究 模式 ， 论 伟 旭 华 讨 进 口的纯 锡 镀层 无 铅 器 件 时 ， 器 件 焊点 可 能 会 在 采 用有 铅焊 料 焊接 无 铅器 件形 成 的无 铅焊 点 的可 靠 该 ５ａ内 因 锡 须 的 生 长 而 短 路 失 效 ， ０ ０年 发 生 的 性及 验证 试验 的相 关 内容 。 ２０
１ 焊 点 的可 靠 性
足 、 度 曲线设 置 不 当等 问题 。就无铅 焊接 而 言 ， 温 再
流焊 工 艺 温度 曲线 的 优化 至 为 重要 ， 良的工艺 既 优
焊点 的可 靠性 定义 为 焊点 在规 定 的时 间和条 件 可保 证 形 成 高 可靠 性 的焊接 ， 可保 持尽 可 能 低 的 又 下， 完成规定功能而不失效 的能力 。 峰值 温度 。手 工 焊接 工艺 中 ， 键 问题是 焊接 温度 、 关 搪锡 与否 、 接 时间等 的控 制 ， 焊 手工 焊 的焊接参 数漂 移较 大 ， 人为 因素 占很 大 比重 ， 手 工焊接 在 局部返 但
无铅焊接和可靠性测试
2.4.5无铅可靠性常见测试项目 • 5、机械强度试验 • 主要检查焊点的机械强度，通常称为 pull/push试验。 • 严格来讲，这种试验不能归入可靠性测试 的项目。但如果强度试验前，经过时间、 条件方面的预处理，就属于可靠性测试的 项目。
2.4.6无铅可靠性常见测试项目
• 6、机械疲劳试验 这种试验主要应用在电路板上，通过施加交变 的载荷，验证焊点或者PCB的抗疲劳性能。
2.4 无铅可靠性测试的内容
• 涉及无铅的材料、工艺、产品，需要进行 规定时间和规定条件下、能否完成规定功 能的测试，均属于无铅可靠性测试的内容。
2.4.1无铅可靠性常见测试项目
• 1、元器件耐热性试验 主要验证元器件在经过无铅焊接较高温 度的工艺条件，封装的完好性。
2.4.2 无铅可靠性常见测试项目 • 2、元器件可焊性试验 主要验证元器件经过长期储存后引脚的可焊性。
• 由于合金组分大于3以后在冶金和研究方面 变的异常复杂，目前应用较多的合金系统 仍为二元或者三元，其中SnAgCu三元合金 占主导地位。
1.2.4 无铅材料的种类
• 下表是目前一些国际知名公司的应用
1.2.5 无铅材料方面的专利
Mitasubishi Alpha Nihon Senju Indium AT&T Hitachi MitsuiM&S IBM Matsushita 0 10 20 30 40 50
1.3.1 无铅材料的认证
• 和锡铅相同，无铅材料也需分别制造为焊膏paste、 焊棒bar、焊线wire来使用。
• 和锡铅相同，无铅材料也需要分别通过现有的各 种国际标准、国家标准、行业标准的测试认证。 这方面IPC、IEC、Bellcore等国际组织，GB、 BS、DIN、ASTM、JIS等国家标准，以及SJ、 YD、GJB、MIL等行业均有大量规定。 • 和锡铅不同，那么究竟不同在什么地方呢？
无铅焊料表面贴装焊点的可靠性
无铅焊料表面贴装焊点的可靠性新闻推荐相关评论无铅焊料表面贴装焊点的可靠性Reliability of SMT welding spot■上海微系统与信息技术研究所肖克罗乐由于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。
在焊接过程中，熔融的钎料与焊接衬底接触时，在界面会形成一层金属间化合物（IMC）。
其形成不但受回流焊接过程中温度、时间的控制，而且在后期的服役过程中其厚度也会随着时间的延长而增加。
研究表明界面上的金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因素。
过厚的金属间化合物层会导致焊点断裂韧性和抗低周疲劳能力下降，从而导致焊点可靠性的下降。
由于无铅焊料和传统的SnPb焊料的成分不同，因此它和焊接基板如Cu、Ni和AgPd 等的反应速率以及反应产物就有可能不同，从而表现出不同的焊点可靠性。
本所全面而系统地研究了Sn96.5Ag3.5、Sn95.5Ag3.8Cu0.7和Sn95Sb5等无铅焊料和多种基板及器件所形成表面贴装焊点的可靠性，现就一些研究成果做一简要介绍。
无铅焊料与Au/Ni/Cu焊盘所形成焊点的可靠性实验选用的表面贴装元件为1206型陶瓷电阻。
FR4印刷电路板上的焊盘结构为Cu/Ni-P/Au，其中，Ni-P层厚度为5mm，P含量为12 at%。
所用焊料为以上几种无铅焊料以及62Sn36Pb2Ag。
用剪切强度测试方法考察焊点在150℃时效过程中的可靠性。
图1为SnAg/Ni-P/Cu焊点的扫描电镜照片。
在SnAg/Ni-P界面发现有Ni3Sn4生成，其厚度随时效时间而增加。
SnAg焊点由Sn基体与镶嵌于其中的Ag3Sn颗粒组成，在界面附近有少量的片状Ni3Sn4，这是由于在回流过程中溶于焊料中的Ni在其后的冷却过程中析出而形成。
无铅制程PCBA可靠度规范
无铅制程PCBA可靠度规范随着环保意识的增强，无铅制程PCBA已经成为越来越多厂家和行业的首选。
无铅制程PCBA克服了有铅制程PCBA存在的环境和健康问题，同时还具有更好的导电性和高温性能，效率更高。
然而，为了确保无铅制程PCBA的可靠性和稳定性，必须遵循严格的规范。
什么是无铅制程PCBA？无铅制程PCBA是指使用不含铅的焊料，将电子元件和电路板（PCB）连接在一起的制程。
相比有铅制程PCBA，无铅制程PCBA的焊料中添加了其他金属，如锡、银、铜等。
为什么需要无铅制程PCBA可靠度规范？无铅制程PCBA需要遵守严格的规范，以确保其可靠性。
由于焊料的成分和化学性质不同，无铅制程PCBA的制造过程与有铅制程PCBA存在差异。
无铅制程PCBA制造的成功与否，取决于各种制造过程的严格控制和可重复性。
一些品质问题是与无铅制程PCBA有关的，例如氧化、金属结合强度不佳、焊接质量差等等。
这些问题可能会增加产品故障的数量和影响产品的寿命。
因此，无铅制程PCBA可靠度规范是为了确保无铅制程PCBA的稳定性和可靠性。
无铅制程PCBA规范主要包括以下几个方面：1. 设计规范设计是无铅制程PCBA最重要的环节之一。
设计应该满足电气要求，并考虑到可能的加工难度和技术风险。
对于高速电路和高频电路，应该采取特殊的设计和工艺方法，以防止EMI 和信号交叉干扰等现象。
在设计过程中，还应该考虑到无铅制程PCBA的防静电措施。
2. 材料选择和管理由于焊料的成分差异较大，所使用的材料应该符合相关的标准。
此外，无铅制程PCBA材料的生产过程也需要满足一系列要求，例如，低调整和高温性能、良好的吸附性能等。
材料质量好坏直接关系到无铅制程PCBA的可靠性。
3. 制造工艺无铅制程PCBA的制造过程需要严格控制，以确保产品的质量。
制造工艺包括表面贴装、波峰焊接等。
在制造过程中，应该注意每个步骤的质量控制，防止各种缺陷的产生。
4. 检验标准检验是保证无铅制程PCBA质量的最后关键步骤。
无铅制程缺陷侦测与可靠性1----王告立
無鉛製程偵測與可靠性
ㄧ、有鉛無鉛的優劣對比
1.1 各種無鉛焊料中以SAC305(Sn96.5%、Ag3%、Cu0.5%)為主流，其液化熔點 ( Liquidus m.p.）約在217℃-221℃之間，比現行Sn63/Pb37之共熔合金（Eutecti Composition）的 183 ℃ 高出34℃；以Reflow為例其平均操作時間約延長20秒， 致使熱量 （Thermal Mass）大增，對元件與電路板影響極大。 1.2 液化後Sn63之表面張力約為380dyne/260℃，在銅基地上的接觸角（Contact 0 0 Angle）約為11 。而SAC305則將劇升至460dyne/260℃，接觸角也增大為44 。表面張力加大即表內聚力增大，或向外的附著力變小，不但容易立碑 （Tombstoning）而且更使得散錫性與上錫性變差。通常Sn63之沾錫時間 （Wetting Time）可短到0.6秒，而SAC竟遲緩到2秒之久。 1.3 現行Sn63之熔焊（Reflow Soldering）峰溫平均為225℃，波焊峰溫平均為 250℃。 但SAC305之熔焊峰溫僅能提高到245℃，波焊與噴錫也只敢攀升至270℃，以防 零組件與板材受傷。即使如此保守其熔銅之污染也更為加劇，造成火力不足流 動性（Mobility）變差，焊錫性劣化。 1.4 無鉛焊接在行動遲緩與火力不足下，致使焊鍚性(Solderability)變差。
三、銲點空洞(Voiding)與介面微洞（Interfacil Micro-Voiding）
3.1 熔焊（Reflow）時錫膏中助焊劑等有機物，或一旦又吸入的水份，此等 可成氣之外物於銲料固化前若未能及時浮離，或形成氣體後未能逸出者 （Outgassing），即將成為銲點中之空洞。此不良現象於T/L者已常出現， L/F者將更進一步惡化，且球腳最慘。
无铅焊接的质量和可靠性分析报告
无铅焊接的质量和可靠性分析前言：传统的铅使用在焊料中带来很多的好处，良好的可靠性就是其中重要的一项。
例如在常用来评估焊点可靠性的抗拉强度，抗横切强度，以及疲劳寿命等特性，铅的使用都有很好的表现。
在我们准备抛弃铅后，新的选择是否能够具备相同的可靠性，自然也是业界关心的主要课题。
一般来说，目前大多数的报告和宣传，都认为无铅的多数替代品，都有和含铅焊点具备同等或更好的可靠性。
不过我们也同样可以看到一些研究报告中，得到的是相反的结果。
尤其是在不同PCB焊盘镀层方面的研究更是如此。
对与那些亲自做试验的用户，我想他们自然相信自己看到的结果。
但对与那些无能力资源投入试验的大多数用户，又该如何做出选择呢？我们是选择相信供应商，相信研究所，还是相信一些形象领先的企业？我们这回就来看看无铅技术在质量方面的状况。
什么是良好的可靠性？当我们谈论可靠性时，必须要有以下的元素才算完整。
1．使用环境条件（温度、湿度、室内、室外等）；2．使用方式（例如长时间通电，或频繁开关通电，每天通电次数等等特性）；3．寿命期限（例如寿命期5年）；4．寿命期限内的故障率（例如5年的累积故障率为5%）。
而决定产品寿命的，也有好几方面的因素。
包括：1． DFR（可靠性设计，和DFM息息相关）；2．加工和返修能力；3．原料和产品的库存、包装等处理；4．正确的使用（环境和方式）。
了解以上各项，有助于我们更清楚的研究和分析焊点的可靠性。
也有助于我们判断其他人的研究结果是否适合于我们采用。
由于以上提到的许多项，例如寿命期限、DFR、加工和返修能力等等，他人和我的企业情况都不同，所以他人所谓的‘可靠’或‘不可靠’未必适用于我。
而他人所做的可靠性试验，其考虑条件和相应的试验过程，也未必完全符合我。
这是在参考其他研究报告时用户所必须注意的。
您的无铅焊接可靠性好吗？因此，在给自己的无铅可靠性水平下定义前，您必须先对以下的问题有明确的答案。
§ 您企业的质量责任有多大？§ 您有明确的质量定义吗？§ 您企业自己投入的可靠性研究，以及其过程结果的科学性、可信度有多高？§ 您是否选择和管理好您的供应商？§ 您是否掌握和管理好DFM/DFR工作？§ 您是否掌握好您的无铅工艺？只有当您对以上各项都有足够的掌握后，您才能够评估自己的无铅可靠性水平。
微电子封装无铅焊点的可靠性研究进展及评述
的关键 问题之 一 。
子 电器产 品如家 电产 品 、 通信产 品 、 消费类 电子和 汽 车 电子等得 到 了广 泛 的应用 。电子封装 能够 为芯 片 和 Ｐ Ｂ等 电子 产 品组件提 供机 械连 接 、 Ｃ 电连接 和信
关键词 ： 电子封装 ； 无铅 ； 焊点 可靠性
中图分 类号 ： Ｎ ０ Ｔ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １ ３ ７ （ ０ ０ ０ ０ ７ ０ １０ — ４ ４ ２ １ 】２— ０ ２— ５
Ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｖｅ ｏ ａ — ｒ ｅ Ｓ ｌ ｅ ｏｎ ｌ ｂ ｌ ｙ ｒ ｇ ｅ ｓａ ｄ Ｒｅ ｉｗ ｎ Ｌｅ ｄ—ｆ ｅ ｏ ｄ ｒ Ｊ ｉ ｔＲｅｉ ｉ ｔ ａ ｉ
锡铅 ｓ ｎ—Ｐ ｂ焊料 由 于具 有 优 良的物 理 、 学 力
号传输 以实现产品的功能， 并且提供一个可靠的工 作 环境 ， 产 品 能够 稳 定 地 工 作 … 。因 此 ， 使 电子 封
装在微 电子工 业 中 占据着 十分重 要 的地 位 。 焊 接技术 被广泛应 用 于电子 制造工 艺 中以形 成 互 连 。焊 接是指 以焊料 连 接 两基 材 的 工 艺过 程 ， 焊
和冶金性能以及较低的价格 ， 一直是电子封装业 中 使 用最普 遍 的焊 接材料 。对 于锡铅 焊料 的制造工 艺
以及焊点 可靠性 等 问题 ， 界 也 都具 有 长 期 丰富 的 业 经验 积累 。但是 ， 众所周 知 ， 是一 种对环 境和人体 铅
ｉ ｐ ｃａ ｉ ． ｈｅ ｓｅｔ，ｎ ｕ ｎ ｉ ｃ ｒ ｏ ｅｄ—ｆ ｅｓｌｅ ｏ ｔｒｌ ｂｌｙ ｔ ｉ ｅ ａｉｔ ｃ ａｋ ｇ ｇ Ｔ ｒｅａｐ ｃｓ ｉｆ ｅ ｃ ｇｆ ｔ ｓ ｎ ｌａ ｎ ｌ ｎ ａ ｏ ｒ ｏ ｒ ｉ ｅ ａｉｔ，ｙ ｃ ｒｌ ｂｌｙ ｅ ｄ ｊｎ ｉ ｉ ｐ ａ ｌ ｉ ｉ ｐｏｌ ｎ ａ ｆ ｅｓｌｅ ｉｔｅｉ ｉｔ ｅａ ａｉ ｒ ｅ ｂｒｔｄｅ ｐ ａ ｃｌ ｅ ｉ， ｒｅ ｔ ｒｂｅ ａｄｌ ｄ— ｒ ｄ ｒｏ ｌ ｂｌｙ ｖｌ ｔ ｎａ ｌ ｏａ ｍ ｈｔ ａ ｙ ｎｄｔ ｌｉ ｏｄ ｒｏ ｍｓ ｅ ｅ ｏ ｊ ｎ ｒ ａ ｉ ｕ ｏ ｅ ａ ｅ ｉ ｌｉ ａ ｎ ｄ ｍ ｎｔ ｔ ｉ ｕ ｓａｄｔ ｄ ｎ ｙｏ ａ ｆ ｅａ ｄｒｓａｃ ｎｓｌｅ ｉｔｅｉ ｉｔ． ｅ ｏ ｓａｅ ｓ ｅ ｎ ｎ ｅ ｃ ｎｌ ｄ— ｒ ｎ ｅｒｈｏ ｄｒ ｏｎ ｒｌ ｌｙ ｒ ｓ ｅ ｅ ｅ ｅ ｏ ｊ ａ ｉ ｂ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｌ ｔ ｎｃｐｃ ａｉｇ Ｌ ａ ｒｅ Ｓ ｌｅ ｉｔｅｉ ｉｔ ｙｗ ｒ ｓ Ｅｅ ｒ ｉ ａｋｇ ；ｅｄ—ｆ ；ｏ ｒ ｏｎ ｒｌ ｂｌｙ ｃｏ ｎ ｅ ｄ ｊ ａ ｉ
无铅焊接的质量和可靠性分析
无铅焊接的质量和可靠性分析无铅焊接是一种替代传统铅焊接的技术，在电子制造业中越来越受欢迎。
它被广泛应用于手机、计算机、汽车电子等领域，并在一定程度上改善了环境和健康安全问题。
本文将对无铅焊接的质量和可靠性进行分析。
首先，无铅焊接的质量主要取决于焊接接头的可靠性。
与传统的铅焊接相比，无铅焊接在焊接接头的物理性能上存在一些差异。
无铅焊料的熔点较高，焊接温度也相应提高，这可能导致焊接接头出现焊缺、毛刺和冷焊等问题。
因此，在无铅焊接的过程中，需要严格控制焊接的温度和时间，确保焊缝的完整性和连接的可靠性。
其次，无铅焊接的质量还与焊接材料的选择和焊接工艺的优化有关。
无铅焊料种类繁多，包括有机铅、无铅合金等。
正确选择合适的焊料是保证焊接质量的关键。
此外，优化的焊接工艺可以提高焊接接头的可靠性。
例如，合理调整焊接参数、采用预热和后热等措施可以减少焊接应力和应变，提高焊接质量。
关于无铅焊接的可靠性，一些研究已经针对其使用寿命和耐久性进行了分析。
无铅焊接与铅焊接相比，无铅焊接的接头强度和耐久性较差。
然而，通过合适的设计和工艺控制，可以提高焊接接头的可靠性。
例如，结构设计上的考虑、扬声器布置等可减少焊接接头的应力集中，增强接头的耐久性。
此外，研究者还发现适当增大焊料的量，以及利用辅助材料（如球墨铸铁）等措施可以增加焊接接头的寿命。
综上所述，无铅焊接的质量和可靠性与焊接接头的设计、焊接材料的选择和焊接工艺的优化密切相关。
通过合理控制焊接参数，采取适当的焊接工艺和辅助措施，可以有效提高无铅焊接的质量和可靠性。
然而，仍需要进一步研究和改进，以推动无铅焊接技术的发展和应用。
接着上文所述，下面将继续探讨无铅焊接的质量和可靠性的相关内容。
除了焊接接头的可靠性外，无铅焊接的质量还与焊接过程中产生的焊接缺陷有关。
无铅焊接常见的缺陷包括焊接裂纹、焊接虹吸缺陷和焊接气孔等。
这些缺陷可能导致焊接接头的破裂或失效，降低焊接质量和可靠性。
因此，在无铅焊接过程中，及时检测和修复焊接缺陷是保证焊接质量的重要步骤。
无铅焊点可靠性测试方法
无铅焊点可靠性测试方法随着电子信息产业的日新月异，微细间距器件发展起来，组装密度越来越高，诞生了新型SMT、MCM技术，微电子器件中的焊点也越来越小，而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重，对可靠性要求日益提高。
电子封装中广泛采用的SMT封装技术及新型的芯片尺寸封装（CSP）、焊球阵列（BGA）等封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接（主要承受剪切应变），它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。
一个焊点的失效就有可能造成器件整体的失效，因此如何保证焊点的质量是一个重要问题。
传统铅锡焊料含铅，而铅及铅化合物属剧毒物质，长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害。
目前电子行业对无铅软钎焊的需求越来越迫切，已经对整个行业形成巨大冲击。
无铅焊料已经开始逐步取代有铅焊料，但无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整，必不可少地会给焊点可靠性带来新的问题。
因此，无铅焊点的可靠性也越来越受到重视。
本文叙述焊点的失效模式以及影响无铅焊点可靠性的因素，同时对无铅焊点可靠性测试方法等方面做了介绍。
焊点的失效模式焊点的可靠性实验工作，包括可靠性实验及分析，其目的一方面是评价、鉴定集成电路器件的可靠性水平，为整机可靠性设计提供参数；另一方面，就是要提高焊点的可靠性。
这就要求对失效产品作必要的分析，找出失效模式，分析失效原因，其目的是为了纠正和改进设计工艺、结构参数、焊接工艺等，焊点失效模式对于循环寿命的预测非常重要，是建立其数学模型的基础。
下面介绍3种失效模式。
1、焊接工艺引起的焊点失效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。
SMT 焊点可靠性问题主要来自于生产组装过程和服役过程。
在生产组装过程中，由于焊前准备、。
无铅焊点检验规范
无铅焊点检验规范无铅焊点是现代电子产品中常见的组装方式之一，确保焊接质量对于产品的正常运行至关重要。
为了保证无铅焊点的质量，需要遵守一些检验规范。
下面是一些常见的无铅焊点检验规范：1.焊接温度和时间检验：无铅焊点的焊接温度和时间直接影响焊点质量。
检验时，应根据焊接材料的要求和工艺标准，使用合适的焊接温度和时间参数进行检验。
焊接温度和时间过高会导致焊接点的烧损和氧化，从而影响产品的可靠性。
2.焊接外观检验：焊点的外观可以通过视觉检查进行评估。
焊接后的焊点应呈现出光滑、均匀、一致的外观，无明显的裂缝、气泡和杂质等缺陷。
焊点与焊盘之间应紧密贴合，没有明显的间隙或未焊接到位的现象。
3.焊点强度检验：焊点的强度是评估焊接质量的重要指标之一。
可以通过拉力测试或剪切测试来评估焊点的强度。
拉力测试是将焊点施加拉力，评估焊点是否能够承受预定的拉力。
剪切测试是将焊点施加剪切力，评估焊点是否能够承受预定的剪切力。
焊点的强度应符合设定的标准要求。
4.引脚连接性测试：无铅焊点的连接性也是一个重要的检验指标。
可以通过外部测试仪器来检测焊点与焊盘之间的电气连接性。
测试仪器将通过电流或电压信号检测焊点的连接质量，以确保焊点与焊盘之间的电气信号能够正常传导。
5.尺寸和位置检验：焊点的尺寸和位置也需要进行检验。
可以使用量具或显微镜来测量焊点的尺寸和位置，确保焊点符合设计要求和规范要求。
综上所述，无铅焊点的检验规范包括焊接温度和时间检验、焊接外观检验、焊点强度检验、引脚连接性测试以及尺寸和位置检验等。
通过遵守这些检验规范，能够确保无铅焊点的质量和可靠性，提高产品的使用寿命和性能。
无铅焊点的质量是电子产品的重要保障，因此需要严格遵守相关的检验规范以确保焊点的质量和可靠性。
下面将继续介绍相关的内容：6.焊点表面光洁度检验：焊点的表面光洁度对焊接质量有着重要影响，因为高光洁度的焊点可以提供更好的连接性和稳定性。
检验时，可以使用显微镜或光学仪器来评估焊点表面的光洁度。
无铅焊点可靠性评价技术
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通常引用的Testing Specifications
-40~125oC, one hour per cycle
升／降温速率(1...10K/min)的温度循环 Dwell Time停留时间 t1=15...30 min.
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主要内容
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可靠性绪论 焊点可靠性评价的内容 可靠性评价案例分析 可靠性检测方法介绍
2
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1.外观及表面检查 2.金相切片分析 3. 焊点强度测试 4.染色试验
A-3
Vibration Test （振动试验 ）
无铅PCBA（3） 有铅PCBA（3）
A-4
通过可靠性试验后
无铅PCBA与 有铅PCBA
4.PCBA 功能测试
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1.3 焊点可靠性的主要研究内容
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可靠性设计DFR： 依据IPC-D-279等类似的DFR规 范，输入焊点寿命、失效率等要求和产品使用温度变化 范围（△T）等，结合基础数据库，进行电气的、机械 的、热学的等模型来推算焊点和组装寿命，再与产品的 可靠性要求比较，通过重新设计或修改来保证设计的可 靠。 可靠性测试和寿命数据分析Reliability Test and Data Analysis：可靠性设计的水平，需要选取一定数量的样 品，在能够模拟或者可加速的环境下进行可靠性测试， 获得样品的失效分布情况。通过对失效分布的分析，就 可得到产品或焊点的可靠性数据。 失效分析Failure Analysis： 对可靠性测试中出现的失 效进行分析，找出失效的root cause，以便于开展下一 个DFR、RT循环。
军工企业无铅器件焊接可靠性浅析_周婕
过程中稍有震动或 PCB 微量变形，都 会使 PBGA,CSP 器件 一侧 原 来的 焊 接界面结构被破坏，又不能形成新的 界面金属间合金层，最终造成 PBGA, CSP 一侧焊点失效，如图 5 所示。因 此，采用有铅再流焊工艺焊接无铅 PBGA、CSP 的质量非常差，需要通过 提高焊接温度的方法使器件一侧的 焊球实现二次回流或者采用多温区 的再流焊机使器件一侧的焊球合金 充分熔化，在焊球与器件的焊盘之间 生成新的金属间化合物，形成电气与 机械的良好连接；同时要注意其它有铅元器 件能否承受此高温。
DOI:10.13612/tp.2009.21.019
中国新技术新产品 2009 NO.21 China New Technologies and Products
工业技术
军工企业无铅器件焊接可靠性浅析
周婕
（中国空空导弹研究院元器件中心，河南 洛阳 471009）
摘 要：无铅技术已经成为电子行业的首选，但是由于其发展时间相对较短，可靠性仍需验证。军工企业出于可靠性的考虑，仍旧采 用有铅焊接技术，但是在实际生产过程中却不可避免的越来越多的遇到无铅器件，本文介绍无铅物料的管理和有铅工艺与无铅器件 混用的相应预防和解决方案。 关 键 词 ：无铅器件；镀层；可靠性；焊接
有效的无铅物料管理制度与措施，从源头上 防止有铅焊接工艺与无铅器件的混用对保证 焊接可靠性至关重要。
a.在条件许可的情况下，应设置内部专用 的存放区域，对无铅元器件、物料制作明确的 标识，以便与有铅元器件加以区分。
b. 对 物 料 从 供 应 商 的 认 证 、供 方 的 生 产 质量、物流、存储及包装等环节进行全面控 制。对元器件的工艺质量，包括引脚或焊端的 可焊性、器件的耐热性及管脚的共面性等进 行审核。
无铅焊点的可靠性和工艺控制
无铅焊点的可靠性和工艺控制作者：曾睿州, KIC International Sales, Inc.薛竞成, CCF Engineering & Management Consulting Services前言PCBA电子组装工艺基本上是热处理工艺。
组装过程中热的处理，如果和所选材料、PCBA工艺设计、以及焊接工艺不能配合的话，可能造成产品质量的下降，甚至造成对焊点的破坏。
要减少这方面的风险，我们需要对热处理所可能造成的问题进行仔细的了解和分析。
当铅在无铅技术的要求下被从焊料、器件焊端、以及PCB焊盘上被除去的同时，整个组装工艺和焊点的可靠性上也出现了明显的变化。
除此之外，在工艺设计和工艺原理上，无铅技术基本上没有带来太大的影响，许多锡铅时代的做法依然不变。
不过由于新无铅材料特性上不像锡铅材料那么具有容忍性，这些工作在无铅技术中都要求做得比较全面和深入。
种类繁多的无铅材料，给焊接工艺以及可靠性研究工作带来很多不便。
我们不可能，也没有意向在本文中有效的来解说某一焊接系统的技术知识（系统指包括某一焊料、器件、PCB焊盘镀层的组合），不过对于如何确保有较好可靠性的做法，以及一些无铅技术上的重要技术发现，在本文中将会与读者们分享。
器件封装的吸潮和热损坏许多塑胶封装的器件，对吸潮问题都有一定的敏感性。
这在传统锡铅技术中我们已经熟悉了。
如果没有很好的预防和处理，吸潮将可能演变成类似“爆米花现象”之类的故障问题，从而影响器件的短期或长期寿命。
虽然这不是个新的技术问题，但无铅技术带来的较高热能（温度和时间）却加重了这问题的程度。
在业界还没有找出表现良好的新材料取代传统塑料之前，一个过渡的简单做法是加强防潮和处理的管制，把现有的防潮能力等级提高了1到2级。
也就是说，同一塑料封装器件，在锡铅应用中如果是被定为第3级的话，在无铅应用中就必须被定为4或5级能力来管理和使用。
IPC/JEDEC 机构对其原有的防潮标准已经进行了无铅应对的修改，而发布了J-STD-020C参考标准(图1). 建议所有被称为无铅器件都应该承受得起这标准中的热曲线。
无铅焊点在器件级与板级的可靠性：测试,分析,和面向可靠性设计
无铅焊点在器件级与板级的可靠性：测试，分析，和面向可靠性设计李世玮博士培训目标与内容无铅焊目前是电子制造业中主要的焦点之一，从有铅焊转变到无铅焊并不仅仅是单纯的材料代换而已，它还带来了许多可靠性方面的困扰。
本课程将介绍当前最关紧要的无铅焊点认证与可靠性的议题，培训重点将放在器件级与板级的测试方法与失效分析。
同时也将介绍有限元仿真与焊点面向可靠性设计相关的观念和知识。
本课程的教材是以讲师所著的三本书“Chip Scale Packages”，“Microvias for Low-Cost High-Density Interconnects”，和“Electronics Manufacturing with Lead-Free, Halogen-Free, and Conductive Adhesive Materials”的内容为主轴，并加上他近期的研究成果以及与业界互动的心得。
所有参加本课程的人士都将会收到一份详尽的讲义。
具体内容包括：(1)无铅焊的概观与现况检讨(2)试验数据的处理与统计分析(3)认证测试与可靠性测试(4)器件级焊点测试(5)板级焊点测试(6)高速推球与拉球测试和板级跌落试验的相关性(7)机板与PC板应变量测(8)有限元仿真与分析(9)焊点面向可靠性设计的观念与作法(10)回顾与总结适合培训人员本课程主要是为表面贴装，品质管制，可靠性测试与失效分析等相关行业里的研究员，工程师，技术经理所设计。
课程特色在本培训课程中，将会着重于让学员瞭解下列相关知识：•认证测试与可靠性测试的不同•如何正确处理测试数据和进行统计分析•各种器件级与板级焊点可靠性的测试方法•热老化与多次回流对焊点的影响•如何从器件级焊点强度测试评估板级跌落试验的表现•机板与PC板应变量测•瞭解仿真分析的角色•焊点面向可靠性设计的观念讲师简介李世玮博士于1992年在美国普度大学（Purdue University）获得航天工程博士学位，留原校一年作博士后研究后，于1993年加入香港科技大学，目前他是该校机械工程系副教授，同时兼任该校电子封装研究中心主任。
PCBA无铅焊点可靠性测试项目
Sony Technical Standard SS-00245-8(10)：-35oC for 30min to 125oC for 30min，500 cycles
备注
1、A类检测项目是在进行B类可靠性试验前后各进行一次，以评价焊点可靠性水平。
2、测试样品数量视检测项目多少而定。
B
可靠性项目
表1 PCBA无铅焊点可靠性测试项目
项目
依据标准
测试位置/元器件
测试所需样品数量
价格
A
检测类
项目
外观检察
IPC-A-610D
焊点全检
X-ray检察
IPC-A-610D
每块板4个代表性器件
金相切片分析
每块板4个代表性器件
强度（抗拉、剪切）
JISZ 3198
每块板4个代表性器件，最好有同类有铅产品做结果比对
高温高湿
条件1：
65℃.90％RH
300 cycles（for Mouse/Keyboard）
条件2：
60℃.90％RH
300 cycles（for BBN）
推荐条件3：
85℃.85％RH.
300 cycles (for Xbox)
(MIL-STD 202G Method204D Test condition A)：峰值10g，频率10～500HZ，方向：X、Y、Z三方向，时间：每方向振动12次，每次15分钟，共9h。
锡须生长评价
高温高湿
Sony Technical Standard SS-00245-8(10)：85oC , 85% RH for 500 hrs
（Microsoft Lead FreeProduct Requirements For PC-Hardware and Xbox）
LED焊点可靠性试验报告
LED焊点可靠性试验报告随着近年来LED光效的不断提升，LED的寿命和可靠性越来越受到业界的重视，它是LED产品最重要的性能之一。
LED产品制造中的每一个元件和环节都会对其可靠性和寿命产生影响，其中LED器件与印刷电路板(PCB)之间焊点的可靠性对于确保LED灯具的整体可靠性至关重要。
本文阐述如何了使用热冲击测试来分析科锐XLamp® 大功率LED器件的焊点可靠性，旨在帮助科锐的用户掌握科锐LED器件的应用和设计的注意事项，提高产品研发效率和质量。
一、焊点可靠性的影响因素LED应用设计中，几个焊点非常重要，如图1所示，三个焊点的可靠性是确保热量从LED结点传递到散热器的关键所在。
1. LED芯片到LED基板的焊点这点通常由LED制造商确保其完整和可靠，在设计LED封装时应考虑如下因素。
1. LED 芯片和LED基板的物理性能 2. 材料选择 3. 焊点几何形状（焊盘尺寸和形状、焊盘相对于阻焊层的放置位置）4. 散装焊料合金的机械性能 5. 在焊点/散热盘界面形成的金属间化合物的性质及其结构；2. LED基板到PCB焊点和PCB到散热器焊点灯具制造商在应用和设计中确保这两个焊点的可靠和完整性。
LED基板与PCB之间焊点的完整性是LED 产品长期流明维持率和可靠性的主要决定因素之一。
焊点可靠性不仅取决于焊料合金，还取决于LED器件和PCB的金属镀层。
此外，回流温度曲线对无铅焊点的性能也有着显著影响，因为它会影响焊点的浸润性能和微观结构。
焊点损坏或存在缺陷会导致开路失效状况，进而导致灯具电气性能完全失效。
对于LED器件焊接至PCB的可靠性，要考虑的关键特性是LED器件与PCB材料之间热膨胀系数的差异。
工作条件的变化会导致因膨胀系数失配而产生不同的力。
这些力可能会被一些机械作用（如LED基板弯曲）放大。
对于较大封装尺寸LED在坚硬的PCB上的焊接，距离LED封装中心最远的焊点因膨胀失配而产生的应力最大。
无铅焊接及可靠性
导读：1、无铅焊的背景与现况；2、焊点可靠性测试的各种标准及比较；3、测试设备与试验样品的准备；4、焊点失效分析；5、无铅焊点材料及与焊盘形成的IMC 介绍；6、如何从器件级焊点强度测试评估板级跌落试验的表现；7、无铅焊接对于PCB焊盘的冲击。
...《无铅焊接及可靠性培训》内容纲要(森涛培训)6.热老化对IMC生长的影响7.IMC组成/厚度对电子元器件机械可靠性的影响8.IMC在冲击试验中的断裂机理五、无铅焊接对于PCB焊盘坑裂的影响1.焊盘失效的定义及相关问题2.IPC-9708介绍（焊盘坑裂测试方法标准）3.焊盘坑裂测试方法的比较4.焊盘坑裂的失效模式5.焊盘设计对焊盘坑裂失效的影响6.PCB材料对焊盘坑裂失效的影响7.热冲击对焊盘坑裂失效的影响六、底部填充胶/边缘保护胶（Underfill/Edgebonding Epoxy）对板级可靠性的影响1.材料特性测试2.底部填充胶/边缘保护胶与基材的界面强度3.底部填充胶/边缘保护胶对于器件热性能的影响4.底部填充胶/边缘保护胶对于器件机械性能的影响5.各种边缘保护胶的比较6.边缘保护胶的选取方法● 讲师介绍：宋复斌, 博士, 于2002年和2007年在北京航空航天大学（BUAA）和香港科技大学（HKUST）分别获得材料学硕士及机械工程博士学位。
2002-2004年之间，他任职于摩托罗拉半导体事业部（现为飞思卡尔半导体）从事电子产品封装方面的开发及研制。
2004-2012年之间，宋复斌博士在香港科技大学先进微系统封装中心电子封装实验室任职为资深/总工程师和香港科大深圳电子材料与封装实验室的资深研究员。
他的研究领域覆盖了封装材料的开发测试、电子器件的可靠性研究和失效分析等。
目前主要负责先进制造工程和质量改善解决方案等工作。
宋博士是美国国际电机电子工程师学会（IEEE）, 表面组装技术协会(SMTA) 和美国机械工程师学会（ASME）会员，以及美国质量学会(ASQ)的资深会员。
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无铅焊点在器件级与板级的可靠性：测试，分析，和面向可靠性设计
李世玮博士
培训目标与内容
无铅焊目前是电子制造业中主要的焦点之一，从有铅焊转变到无铅焊并不仅仅是单纯的材料代换而已，它还带来了许多可靠性方面的困扰。
本课程将介绍当前最关紧要的无铅焊点认证与可靠性的议题，培训重点将放在器件级与板级的测试方法与失效分析。
同时也将介绍有限元仿真与焊点面向可靠性设计相关的观念和知识。
本课程的教材是以讲师所著的三本书“Chip Scale Packages”，“Microvias for Low-Cost High-Density Interconnects”，和“Electronics Manufacturing with Lead-Free, Halogen-Free, and Conductive Adhesive Materials”的内容为主轴，并加上他近期的研究成果以及与业界互动的心得。
所有参加本课程的人士都将会收到一份详尽的讲义。
具体内容包括：
(1)无铅焊的概观与现况检讨
(2)试验数据的处理与统计分析
(3)认证测试与可靠性测试
(4)器件级焊点测试
(5)板级焊点测试
(6)高速推球与拉球测试和板级跌落试验的相关性
(7)机板与PC板应变量测
(8)有限元仿真与分析
(9)焊点面向可靠性设计的观念与作法
(10)回顾与总结
适合培训人员
本课程主要是为表面贴装，品质管制，可靠性测试与失效分析等相关行业里的研究员，工程师，技术经理所设计。
课程特色
在本培训课程中，将会着重于让学员瞭解下列相关知识：
•认证测试与可靠性测试的不同
•如何正确处理测试数据和进行统计分析
•各种器件级与板级焊点可靠性的测试方法
•热老化与多次回流对焊点的影响
•如何从器件级焊点强度测试评估板级跌落试验的表现
•机板与PC板应变量测
•瞭解仿真分析的角色
•焊点面向可靠性设计的观念
讲师简介
李世玮博士于1992年在美国普度大学（Purdue University）获得航天工程博士学位，留原校一年作博士后研究后，于1993年加入香港科技大学，目前他是该校机械工程系副教授，同时兼任该校电子封装研究中心主任。
李博士自1995年起专注于微电子封装与组装的研究，他的研究领域覆盖晶圆凸点制作和倒焊芯片组装、晶圆级和芯片级封装、三维和微系统封装、微通孔和高密度互连、以及无铅焊接工艺及焊点可靠性。
李博士在国际学术期刊及会议论文集上发表了许多技术论文，拥有一项美国专利，并与人合作撰写了三本微电子封装与组装方面的专书（其中两本已分别被清华大学出版社及化学学会出版社翻译成中文，目前在国内发行）。
李博士曾连续两度获得美国机械工程师学会（ASME）所属《电子封装期刊》（Journal of Electronic Packaging）颁发的年度最佳论文奖（2000年度及2001年度）。
他还荣获了国际电机电子工程师学会（IEEE）所属《电子元件及技术会议》（Electronic Components & Technology Conference）的最佳论文奖（2004年度）。
此外，他还担任《IEEE电子元件及封装技术期刊》（IEEE Transactions on Components & Packaging Technologies）的总主编（Editor-in-Chief），并兼任另外两份国际学术期刊的编辑顾问。
李博士在各类学术活动和国际会议上非常活跃。
他曾经是IEEE电子元件、封装及制造技术学会（CPMT Society）的全球副会长及香港分会的会长，还曾经担任第六十届中国青年科学家论坛（FYS2001）的主持人，以及第八届电子材料及封装国际会议（EMAP2006）的总主席。
李博士经常受邀到全球各大学、研究单位、跨国公司、国际会议及论坛作专题报告或提供短期课程，他目前是IEEE资深会员（Senior Member），并于1999年和2003年分别被英国物理学会（Institute of Physics）和美国机械工程师学会（ASME）评选为学会会士（Fellow）。