BGA无铅焊点在跌落冲击载荷下的失效模式与机理

通过PCB组件跌落试验,探究了BGA封装的失效模式和失效机理;分析了焊球中裂纹的产生机理及扩展特点.结果表明,BGA封装失效的主要原因是焊球裂纹和PCB结构性断裂.焊球裂纹主要有两种,分别位于焊球顶部和根部,且产生机理不同.焊球顶部由于重力导致局部钎料不足而使焊球与阻焊膜之间产生间隙,进而形成裂纹;焊球根部则是由于残留助焊剂与焊球和阻焊膜之间存在间隙,在载荷作用下形成裂纹.裂纹的扩展与裂纹源的初始位置、方向及应力情况有关,焊盘与焊球的相对位置对裂纹的扩展有重要影响.     

SnAgCu/Cu焊点热循环失效行为研究

对热循环条件下SnAgCu/Cu焊点的热力疲劳行为进行了研究。基于热循环条件下实际倒装焊点的位移分析,设计了单焊点试样及其热力耦合加载装置。利用电阻应变测量法研究了–40~125℃热循环条件下焊点的变形行为。以电阻变化率为损伤参量,确定了焊点的损伤演变规律以及焊点热疲劳寿命。基于此,采用基于应变的Coffin-Manson模型确定了焊点寿命与非弹性应变之间的关系。结果表明焊点随加载应变范围的增大而出现加速破坏。最后,对热循环过程中SnAgCu/Cu焊点的微观组织演变进行了扫描电镜观察分析,旨在进一步揭示焊点失效的本质。     

叶片开裂失效分析

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、拉伸强度试验机和显微维氏硬度计对某运行一段时间发生表面开裂的叶片进行了分析,叶片工作额定运行转速为3000r/min,运行温度为92.5℃,压力为-0.594 MPa.结果 表明,含有硫酸根离子的介质在叶片表面局部聚集导致表面出现点腐蚀是叶片开裂失效的...     

叶片开裂失效分析

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、拉伸强度试验机和显微维氏硬度计对某运行一段时间发生表面开裂的叶片进行了分析，叶片工作额定运行转速为3 000 r/min，运行温度为92.5 ℃，压力为-0.594 MPa。结果表明，含有硫酸根离子的介质在叶片表面局部聚集导致表面出现点腐蚀是叶片开裂失效的主要原因。裂纹为从表面开始的表面锈蚀，进而发生点蚀开裂失效。     

液压缸开裂失效分析

针对多级液压缸失效现象,从宏观和微观组织及力学性能等方面进行了测试和分析。结果表明,由于原材料晶粒粗大,导致材料的低温冲击韧度非常低,在偏载和换级时的冲击载荷导致液压缸断裂失效。     

SnAgCu／Cu微焊点界面IMC演变及脆断分析

随着电子产业无铅化进程的推进,Sn-Ag—Cu（SAC）系无铅钎料备受关注。然而目前市场主流SAC钎料Ag含量（质量分数,3％）较高,导致其成本高,焊点的脆性较大,所以开发低银无铅钎料十分必要。文中以新型低银SAC系钎料为研究载体,对低银无铅微焊点界面金属间化合物（IMC）演变行为及微观力学性能进行了研究．     

FPGA焊点连接失效故障诊断

利用焊点内建自测(solder joint built-in self-test,SJ BIST)方法,建立球栅阵列(ball grid array,BGA)封装现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)焊点连接失效故障诊断的模型,用multisim进行仿真,并在Altera DE2平台上进行验证.结果表明,相比已有的文献资料,文中对SJ BIST诊断方法进行了更详细论证,更详细地确定了焊点阻抗大小,从而可得到更准确的FPGA焊点健康状态信息.     

设备线夹开裂失效原因分析

通过对某站失效线夹进行现场调研、宏观检验、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、断口分析等,综合检验结果,对其开裂失效原因进行了分析.分析认为,天气反复变化导致的冻裂是该设备线夹鼓包开裂的主要原因;其次,表面疏松和粗大柱状晶是开裂的次要促进因素;而线夹镗孔时的偏心导致部分区域孔壁较薄是造成线夹开裂的又一次要诱发因素.     

微电子组装焊点可靠性的研究现状

随着微电子技术的发展,组装密度的不断提高,一个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效,因此,焊点的可靠性越来越受到人们的重视。综合介绍了无铅化焊接由于钎料的差异与工艺参数的调整给焊点可靠性带来的相关问题,此外,对焊点的失效机理进行了分析,并进一步讨论了影响焊点可靠性的因素及解决方案。     

电子元器件失效分析及技术发展

本文以集成电路为代表介绍了元器件失效分析方法、流程、技术及发展,失效分析是元器件质量、可靠性保证的重要环节,随着元器件设计与制造技术的提高以及失效分析技术及分析工具水平的提高,对元器件失效模式及失效机理的认识逐步加深,失效分析工作将发挥更大的作用.     

Damage integral analysis of solder joint fatigue

Thermal fatigue failures in the solder joints used in electronic packages are an important reliability concern. With electronic components moving through the development process quickly, it is practically impossible to test a given design’s fatigue lifetime. Using a damage integral approach, however, accurate estimates of the fatigue lifetime can be generated. Such an approach extrapolates data from accelerated tests and integrates it to determine when failure will occur.     

EBGA焊点形态预测与可靠性分析

基于能量最小原理对装配后的EBGA焊点形态进行了预测。采用统一型粘塑性Anand本构方程描述了Sn63Pb37合金的粘塑性力学行为，采用非线性有限元方法研究了EBGA焊点在热循环条件下的应力应变过程及其特殊性，应用基于能量和损伤累积的Darveaux方法预测了EBGA焊点的热循环寿命。     

45钢锥套淬火裂纹失效分析

某45钢锥套锻件在调质热处理后的粗加工时发现轮缘面有沿圆周向裂纹。通过金相、化学成分、硬度测试、扫描电镜、补充热处理等分析试验,对45钢锥套裂纹原因进行了分析。结果表明,该45钢锥套裂纹性质为淬火裂纹,淬火裂纹产生原因有二：一是淬火介质为盐水,淬火冷速过快,淬火冷却应力过大;二是锥套轮缘面厚度处于45钢临界淬火尺寸范围内。并提出了热处理工艺参数预防措施,至今未再发生类似事故,锥套锻件废品率降为零。     

3D封装芯片焊点可靠性有限元分析

选择工业中广泛使用的Sn,Sn3.9Ag0.6Cu钎料作为三维封装芯片键合焊点材料,采用ANSYS有限元软件建立三维封装模型,基于Garofalo-Arrhenius本构方程,进行-55～125°C热循环模拟,并通过田口法探讨封装结构和工艺参数对焊点的可靠性影响.结果表明,Cu柱与焊点接触处是整个结构的薄弱区域,在IM...     

Sn-Zn-Ag-Bi无铅钎料的成分设计

为了改善Sn-Zn钎料的性能,在Sn-Zn钎料中添加Ag、Bi两种合金元素.使用正交试验法,研究钎料成分变化时钎料润湿面积、剪切强度及腐蚀率的变化规律.3个影响因子分别为Ag的质量分数、Bi的质量分数和Zn的质量分数,每个影响因子设定3个水平,进行3因素3水平正交试验.以钎料的润湿面积、剪切强度及腐蚀率作为评价指标,分析试验结果,优化最佳的工艺参数,确定Sn-Zn-Ag-Bi钎料的最优成分是alB2C2,即质量分数Sn为91.5%、Zn为5%、Bi为3%、Ag为0.5%.结果表明,在该成分下,最优钎料各项指标与Sn-9Zn相比有较大的提高.     

SnAgCu无铅钎料焊点结晶裂纹

针对印刷电路板(PCB)上无铅钎料SnAgCu微小焊点的结晶裂纹,利用设计的试件重现无铅钎料钎焊过程中产生的结晶裂纹,对无铅钎料结晶裂纹进行模拟,同时研究了微量元素的添加对SnAgCu合金焊点结晶裂纹形成的影响。结果表明,在尺寸很小的焊点上仍然存在明显的结晶裂纹。用焊点结晶裂纹的总长度定量地评价无铅钎料结晶裂纹的敏感倾向,添加Ni和Ce元素能够降低无铅钎料结晶裂纹的形成,而P元素的添加却加剧了结晶裂纹的形成,明显增加了焊点处的结晶裂纹。     

导电游丝激光锡膏微焊接

导电游丝人工焊接存在效率低一致性差的问题。为了实现其自动化焊接,设计了一套能够进行锡膏微量分液、焊点视觉定位、激光加热、红外测温的焊接平台。首先,进行了红外测温仪的发射率标定与精度测量,激光能量中心与相机视野中心的同轴度的补偿。然后,在镀金的焊盘上进行微小焊点焊接试验。最后,测量了30 μm游丝焊点的导电性。试验结果表明激光锡膏微焊接中存在虚焊假焊、多锡珠产生、焊点与基底接触面积的多态性以及助焊剂残留的问题,通过优化激光加热功率曲线与焊接工艺过程,得到了直径为0.2 mm左右的导电性良好的焊点。导电游丝激光锡膏微焊接自动化设计具备可行性。     

Sn-Ag-Cu焊膏掺杂Mn改善BGA焊点可靠性

在SAC105合金中,掺杂不同组分的Mn时,对改善电路主板抗跌落冲击表现出非常积极的效果,通过试验分析发现,其中SAC0.13Mn的效果最为突出.锰趋向于向IMC迁移,并以MnSn2微粒的形式在IMC层附近聚积起来,使得SAC0.13Mn的抗跌落冲击性能明显优于SAC105合金焊膏,而SAC105合金的熔化特性、合金的...     

机器人用关节减速器的失效分析及改善措施

结合理化检测分析和有限元应力分析,研究了机器人用关节减速器摆线轮及行星轮在寿命试验过程中接触疲劳失效的成因.结果表明:摆线轮齿面失效形式为胶合,行星轮齿面失效形式为过度磨损.摆线轮和行星轮齿面接触疲劳强度设计值均满足服役要求,所用材料符合设计要求.根据金相检测结果,行星轮表面热处理性能不符合设计要求,导致齿面硬度和接触...     

热循环加载条件下PBGA叠层无铅焊点可靠性分析

建立了塑料球栅阵列(plastic ball grid array,PBGA)器件叠层焊点应力应变有限元分析模型,基于该模型对叠层无铅焊点在热循环载荷条件下的应力应变分布进行了分析,计算其热疲劳寿命,分析焊点材料、焊点高度和焊点最大径向尺寸对叠层焊点热疲劳寿命的影响.结果表明,与单层焊点相比,焊点叠加方式能有效提高焊点热疲劳寿命;采用有铅焊料Sn62Pb36Ag2和Sn63Pb37的叠层焊点比采用无铅焊料Sn-3.5Ag和SAC305的叠层焊点热疲劳寿命高;叠层焊点的高度由0.50 mm增加到0.80 mm时,焊点的热疲劳寿命随其高度的增加而增加;叠层焊点的最大径向尺寸由0.30 mm增加到0.45 mm时,焊点的热疲劳寿命随焊点的最大径向尺寸增加而减小.