隨著電子產(chǎn)品組裝密度越來越高，承擔機械與電氣連接功能的焊點尺寸越來越小，而任意一個焊點的失效就有可能造成器件甚至系統(tǒng)的整體失效。因此焊點的可靠性是電子產(chǎn)品可靠性的關鍵之一。在實際中，焊點的失效通常由各種復雜因素相互作用引發(fā)，不同的使用環(huán)境有不同的失效機理，焊點的主要失效機理包括熱致失效、機械失效和電化學失效等。

熱致失效主要是由熱循環(huán)和熱沖擊引起的疲勞失效，高溫導致的失效同樣包括在內(nèi)。由于表面貼裝元件、PCB和焊料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時或元件本身功率發(fā)熱時，由于元器件與基板的熱膨脹系數(shù)不一致，焊點那就會產(chǎn)生熱應力，應力的周期性變化導致焊點的熱疲勞失效。熱疲勞失效的主要變形機理是蠕變，當溫度超過爐點溫度的一半時，蠕變就成為重要的變形機理，對于錫鉛焊點而言，即使在室溫時已超過熔點溫度的一半，因此在熱循環(huán)過程中蠕變成為主要的熱變形疲勞失效機理。

相對于熱循環(huán)而言，熱沖擊造成的失效是由不同溫升速率和冷卻速率給組件帶來的較大附加應力而產(chǎn)生的。在熱循環(huán)時，可以認為組件各部分的溫度完全一致；而在熱沖擊條件下由于比熱、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和加熱方式等各種因素的影響，組件各部分溫度不相同從而產(chǎn)生附加的熱應力。熱沖擊會導致許多可靠性問題，如過載中的汗點疲勞、敷行涂覆處的裂紋導致腐蝕失效和組件故障。熱沖擊還有可能導致在緩慢的熱循環(huán)過程中沒有出現(xiàn)的失效形式。

機械失效主要是指由機械沖擊引起的過載與沖擊時效以及由機械振動引起的機械疲勞失效。當印制電路組件受到彎曲，晃動或其他的應力作用時，將可能導致焊點失效。當印制電路組件受到彎曲晃動或其他的應力作用時，將可能導致焊點失效。一般而言，越來越小的焊點是組件中最薄弱的環(huán)節(jié)。然而當它連接柔性結(jié)構(gòu)如有引腳的元件到PCB上時，由于引腳可以吸收一部分應力，故焊點不會承受很大的應力。但是，當組裝無引腳元件時特別是對于大面積的BGA器件，當組件受到機械沖擊使，如跌落和PCB在后續(xù)的裝備和測試工序中受到了較大的沖擊和彎曲，而元件本身的剛性又比較強勢，焊點就會承受較大的應力。特別對于無鉛焊接的便攜式電子產(chǎn)品，由于他的小體積、重量輕和易于滑落等特點是其在使用過程中更容易發(fā)生碰撞和跌落，而無鉛焊料相比傳統(tǒng)的鉛錫焊料較高的彈性模量和其它不同的物理、力學特征使得無鉛焊點抗機械沖擊能力下降。因此對于無鉛化后的便攜式電子產(chǎn)品，及跌落沖擊可靠性應該受到重視，當焊接部位受到由振動產(chǎn)生的機械應力反復作用時會導致焊點疲勞失效。即使這種應力遠低于屈服應力水平時，也可能引起金屬材料疲勞，經(jīng)過大量小幅值、高頻率振動循環(huán)之后，振動疲勞失效就會發(fā)生。盡管每次振動循環(huán)對焊點的破壞很小，但經(jīng)過很多次循環(huán)將會在焊點處產(chǎn)生裂紋。隨著時間的推移，裂紋還會隨循環(huán)次數(shù)的增加而蔓延對于無引腳元件焊點來說這種現(xiàn)象更為嚴重。

電化學失效是指在一定的溫度、濕度和偏壓條件下由于發(fā)生電化學反應而引起的失效。電化學失效的主要形式有：導電離子污染物引起的橋連，枝晶生長、導電陽極絲生長和錫須等。離子殘留物與水汽是電化學失效的核心要素，殘留在PCB上的導電離子污染物可能引起焊點間的橋連，特別是在潮濕的環(huán)境中，離子殘留物他們能跨過金屬和絕緣表面移動而形成短路。離子污染物可以有多種途徑產(chǎn)生，包括印制電路板制造工藝焊膏和助焊劑殘留物、手工操作污染和大氣中的污染物。在水氣和低電流的直流偏壓的綜合影響下，由于電解引起金屬從一個導體向另一個導體遷移，會發(fā)生外形像樹枝和蕨類植物的金屬枝晶成長。銀的遷徙是最常見的，銅、錫、鉛也容易受枝晶生長的影響，只是他們慢于銀的枝晶生長，同其他金屬生長的情況一樣，這種失效機理能夠?qū)е露搪贰⒙╇姾推渌姽收?。導電陽極絲生長是枝晶生長的特例。越過絕緣體和數(shù)個導體之間的離子運輸造成金屬細絲在絕緣體表面的生長，這種情形可引起鄰近導電線路的短路。錫須指器件在長期存儲使用過程中，在機械、濕度、環(huán)境的作用下，會在錫鍍層的表面生長出一些胡須狀的錫單晶體，其中主要成分是錫。由于錫須引起航天航空等幾起典型的重大性事故而得到廣泛關注。

山東芯演欣電子科技發(fā)展有限公司   聯(lián)系電話：18865375835