微電子領(lǐng)域使用的焊料有著很嚴(yán)格的性能要求，無鉛焊料也不例外，不僅包括電學(xué)和力學(xué)性能，還必須具有理想的熔融溫度。焊點(diǎn)的可靠性實(shí)驗(yàn)工作，包括可靠性實(shí)驗(yàn)及分析，其目的一方面是評(píng)價(jià)、鑒定集成電路器件的可靠性水平，為整機(jī)可靠性設(shè)計(jì)提供參數(shù)；另一方面，就是要提高焊點(diǎn)的可靠性。焊料所形成的焊點(diǎn)，在焊料與焊盤的連接處形成MC，對(duì)于錫鉛焊料，MC的機(jī)械強(qiáng)度要大于焊料自身的強(qiáng)度，當(dāng)遭受外力沖擊時(shí)，斷裂處通常會(huì)穿過焊料本身，而無鉛焊料產(chǎn)生的焊點(diǎn)則不同，在高速?zèng)_擊下，斷裂會(huì)出現(xiàn)在IMC處，并且隨著沖擊的速度增快，IMC處的斷裂概率也會(huì)隨之增加，并且不需要太強(qiáng)的外力沖擊能量。因此各大廠家都越來越重視對(duì)無鉛焊料所形成的焊點(diǎn)測(cè)試，通過它來評(píng)估無鉛焊料的機(jī)械性能。本文以溫度試驗(yàn)為例，講解無鉛焊點(diǎn)的可靠性試驗(yàn)。

高溫試驗(yàn)

高溫老化法是較為常用的實(shí)驗(yàn)方法，簡單可靠，一般焊點(diǎn)老化后性能都會(huì)有所下降，不同焊料之間，焊點(diǎn)性能所下降的程度不一樣。具體方法是把試樣品放到烘箱中老化 ，烘箱溫度可選擇 150/180/200℃，時(shí)間可選擇 200/300/400h 不等，然后再測(cè)試焊點(diǎn)強(qiáng)度，通過比較來評(píng)選好的焊料。

快溫變與冷熱沖擊

JEDEC JED22-A104 快溫變?cè)囼?yàn)

JEDEC JESD22-A104)會(huì)以總時(shí)間：10min 來規(guī)定溫變時(shí)間， 而其它條件會(huì)以 10℃/ min 來指定溫變率，如從 100℃ ～ 0 ℃，以每分鐘 10℃ 的溫變計(jì)算，總溫變時(shí)間為 10 分鐘。

• 100℃ [10min]←→0℃[10min]，Ramp：10℃/min，6500 cycle；

• -40℃[5min]←→125℃[5min]，溫變時(shí)間：10min；

• 200 cycle 檢查一次，2000 cycle 進(jìn)行拉力試驗(yàn) [JEDEC JESD22-A104]；

• -40℃(15min)←→125℃(15min)，溫變時(shí)間：15min，2000 cycle。

IPC 冷熱沖擊試驗(yàn)

將要測(cè)評(píng)的焊料組裝成測(cè)試板（通常做不同焊料對(duì)比試驗(yàn)），冷熱沖擊法的方法可按下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行:

IPC-SM-785《表面安裝焊接件加速可靠性試驗(yàn)導(dǎo)則》；IPC-9701《表面安裝焊接件加速可靠性試驗(yàn)方法與鑒定要求》；IPC-TM-650《實(shí)驗(yàn)方法手冊(cè)》。

具體做法是將焊接后的樣板放在專用的冷熱沖擊箱中，IPC-9701 標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)5 種試驗(yàn)條件下的性能實(shí)驗(yàn)方法，從低要求的 T100℃ 到嚴(yán)要求的 T180℃，計(jì)劃分 5 個(gè)不同檔次。溫差越大，其條件越惡劣，即對(duì)焊點(diǎn)可靠性要求越高。

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中在低溫和高溫各停留 30min，每變化一次，為一個(gè)周期。通常一個(gè)試驗(yàn)要做 2000～3000 個(gè)周期，然后通過目測(cè)或按 IPC-TM6650 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試評(píng)估。5 個(gè)不同檔次的溫度差為：

• TC1：0℃/30min←→100℃，T為100℃推薦參考；

• TC2：-25℃/30min←→100/30min，T為 125℃；

• TC3：-40/30min←→125/30min，T為 165℃；

• TC4：-55/30min←→100C/30min，T為 155℃；

• TC5：-55/30min←→125℃/30min，T為 180℃。

整個(gè)試驗(yàn)過程中按下述要求測(cè)試：

每 100 個(gè)周期判斷龜裂發(fā)生率；每 500 周期測(cè)試剝離強(qiáng)度。

上述試驗(yàn)是模仿電子產(chǎn)品工作狀態(tài)進(jìn)行的，即焊點(diǎn)由于自身的電阻，當(dāng)有電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱，而不工作時(shí)焊點(diǎn)恢復(fù)到室溫，從高溫到室溫意味著焊點(diǎn)經(jīng)受高低溫的變化，在汽車電子中有些部位電子產(chǎn)品中焊點(diǎn)升溫會(huì)達(dá)到 80℃ 以上，如果再加上環(huán)境溫度交替變化那么焊點(diǎn)升溫還會(huì)更高。因此該試驗(yàn)方法實(shí)用性強(qiáng)，但試驗(yàn)周期長費(fèi)用高，試驗(yàn)前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備。