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                SMT焊点中的空洞是问题吗?


                  IPC焊料产品价值协会(SPVC)通过一项可靠性研究来确定在装配、金相分析和基本特性、热冲击和温度循环中,无铅合金中的各种锡银铜(SAC)合金的性能是否相当。SPVC的结论是三种SAC合金的性能♀相差不多,建议把SAC 305作为电子行业首选的无铅合金。这项研究的另一个结果是,在对使用SAC无铅焊膏的测试板进行分析时,检查出有『空洞。在测试电路板上把空洞标了出来,但没有对它进行修补,在这种情况下,让测试电路板经受热冲击和温度循环。空洞也经历了热冲击和温度循环,SPVC还对焊点中空洞进行比较。
                  关于〓焊点的争论
                  电子制造行业公认的是,通常在x光照片中看到的空洞,可能是把焊点划作不合格的←一个因素:特别是当空洞的大小超过焊点的25%时──尤其是在BGA里出现空洞的情况下。
                  对于焊点中的空洞,电子装配业一╱直存在争议。随着向无铅的转变,争议越来越激烈。原因是无铅焊点比锡铅焊料更容易形成空洞;而且在SAC合金中,空洞的百分比要比其他无铅合金高。
                  测试方案
                  在IPC SPVC测试@ 项目中使用两种无铅电路板进行测试:无铅测试板A*和无铅测试板B**。这两种测试板所用的焊膏不是专门挑选的,但〓使用同样的助焊剂。这样?
                  在无铅测试板A*中,使用三种SAC合金焊膏装配的所有电路板上都看到空洞,面积超过25%,其中,特别是间↘距为0.5mm的CSP84无铅元件。用锡铅合金装配的『电路板,明显地存在空洞,但是,用锡铅合金装配的间距为0.5mm的CSP84元件上,空洞面▲积不到25%。在无铅测试板B**上,在使用SAC合金装配的所有电路板上都看到空洞面▃积超过25%。在电↓路板上,PBGA196、C-CSP224和晶片级封装CSP8的空洞几乎都超过的25%。
                  为了确定空洞对焊点可靠性的影响々,IPC SPVC采用的测试方案包括整个行业普遍认可的常规温度循环和热冲击。对两组测试板都进行了环境试验,在测试期间,对它们的功能进行监测。测试板中包括两家公司的电路板,每家公司的测试板有四组,每组四十块,分别︼使用三种SAC焊料合金成分,以及一∏种低熔点(锡铅)焊料,以便对比。每组都拿出一块板来进行破坏性金相分析,这块试验〓板没有参加温度循环研究。
                  所使用的温度循环方案反映了IPC测试方法。这个温度循环方案首先在低温(0℃)保持十分▅钟,然后,温度缓慢上升至100℃,接着在这个高温下保持十分钟的时间,然后,渐渐回到低温状态。整个温度循环通常大约需要60分钟。循环时间与炉温上升的时间和测试板温度稳定过程有关。
                  热冲击测试方案和JEDEC规定的很↓相似,它先在低温(-55℃)保持五分钟的时间,然后在高温(125℃)保持十分钟的时间,然后再回到低温。总的循环时间大约在20分钟左右。这个【循环过程连续地重复进行。对两组测试件的样品,每组进行了500次温¤度循环就进行金相分析。
                  测试结果
                  在环境试验后,这项研究对空洞的X射线分析结果进行了■比较,比较了6000次温度循环后的失〖效情况,热冲击,对失效的焊点和正常的焊点都进行金相检查,并比较金相检查的结果。从这些比较,并且用若干不同的统计方法来比较温▅度失效数据和空洞位置和尺寸,我们可以清楚地看到,空洞不会对焊点的完整性产生任何影响。
                  在每500次温度循环之后,把电路板拿出来①,对每块电路板上的每个元件进行穿透性X射线成像。从这个图像我们可以看到,在SAC合金焊点中的空洞远远比锡铅合金焊点的多。就数量和大小♀而言,CSP84封装焊点中的空洞比其他阵列封装焊点的空洞多。使用经历了温度循环的※封装的剖面图对空洞进行比较,我们看不到空洞︼与连接失效有什幺明显↙的关联。例如,在测试板A*的SAC 305焊点的剖面【图上看到大空洞,但是,这并不能说明这些空洞会致使连接失效——虽说这▼个封装经历了4500次温度循环。
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