无铅焊料热疲劳特性.doc

蕿无铅焊料的热疲劳特性螄对无铅焊料进行热疲劳研究是最近才开始的事情,至今还没有构成完整的寿命预测模型,美国NCMS(NationalCenterforManufacturingSciences)的LeadFreesolderproject曾对无铅焊料的热疲劳特性作了大量的研究。膂作为焊料接合部热疲劳特性的评价方法,有通过视力对疲劳开裂的评价方法、利用电阻值变化的计测方法、或通过剥离试验对接合部剩余强度进行测定的方法等,对有框架引线类的QFP、等大多采用剥离试验求出接合部剩余强度再进行评价的方法。---x系无铅焊料组装于基板后,经热循环测试的器件与基板接合强度变化,及各个循环数的接合强度在初始强度下的减少关系(表示单位mass%)(、线数100)。芀袅蒅QFP的引线电镀了Sn-20Pb,热循环制订二种方式,-30℃-130℃温度范围(△T-160K)和。0℃-100℃温度范围(△T=l00K),,保持时间10min,采用气相式温度循环试验机。接合强度使用万能精密拉伸试验机,,在试验次数到30次后,再用威伯尔曲线图计算出平均拉伸强度。莂各焊料接合部的初始强度,除去合金AlloyH(Sn--ZBi-)以外,其余的接合强度都在其以上或同等。Sn-,其接合强度有上升的趋势,在2%时其强度达到峰值,其它场合强度都表示了降低趋势,AlloyH合金所显示的初始强度与其他合金相比是最低的。螆在添加Cu的场合,接合强度同样显示上升,到1%时,比Sn-37Pb、Sn-。分析AT=100K时各合金热循环和接合强度的关系,不难看出Sn-、添加Cu后的接合强度下降趋势缓慢,而添加Bi后,不管哪种合金都随着热循环数的增加接合强度明显下降,对添加Bi比较,Sn-、其强度下降非常少,即进入1200次循环后也不出现热疲劳损伤,具极优异的热疲劳抵抗性,而添加Bi的合金焊料、其显示的接合强度,有的比Sn-37Pb还低。由此说明,在△T=100K温度循环下,要保证无铅焊料具Sn-37Pb以上的热疲劳抵抗性,Bi添加量的界限为2%。羆△T=160K与△T=100K的比较,强度跌落的斜度较大,与添加Bi的合金比较,Sn-、强度下降系数与△T=100K相同。Sn-,在1200次循环后强度还保持在初始强度的80%添加Bi的合金强度降低与其浓度有关、在1200次循环后其强度为初始强度的20%程度。添加Cu的合金,明显地受到热疲劳损伤,1200次循环后其强度大体上与Sn-37Pb相同。蚃热疲劳试验证明,在△T=160K时,特性超过目前Sn-37Pb所具热疲劳抵抗的合金有Sn-%Cu以下的合金焊料,从合金熔点的观点考虑,Bi的含量多对其合金性能比较有利,从热疲劳抵抗观点考虑,。薇△T=160K,经200、400次循环后Sn-、Sn--、Sn-