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BGA抗脆性断裂的试验
在回流焊之后能够立即对单个结合点进行测试
焊料球接缝处的完整性一直以来都是一个问题，但无铅的导入使问题显得更加突出。研究显示在焊球与焊盘的接触面处无铅的连接性能更容易受到脆性断裂的影响。这些缺陷会伴随着整个焊接产品的生命周期，从生产到测试到使用，甚至贯穿整个成品的生命。
随着无铅焊料合金的导入，脆性断裂失效显著增加。许多电子工业装配人员和OEM厂商认为必须提高对这个问题的紧急关注程度。虽 然变成无铅焊料已经引起对脆性断裂失效模式更多的关注，但是这对于其他一些焊料合金和焊盘表面处理方式的可靠性只起到一个警示作用。
冲击试验
目前使用的剪切和拉伸结合点的测试方法使脆性断裂失效模式问题显得很不常见。这不是因为脆性断裂不会发生在锡铅焊料中，而只是因为目前的测试体系不能提供一个稳定的力来证明这种失效模式的存在。
在大部分试验中，焊球自身（不是从焊球与焊盘结合处断裂）既发生剪切断裂又发生拉伸断裂（图1）这就证明结合点的强度至少与所施加的试验力相当，但是不能说明焊球与焊盘之间实际的结合强度。虽然传统 的测试技术在许多生产缺陷检查方面仍然占有一席之地，但是他们根本不适合测试脆性断裂失效模式（图2）。High-speed Test Regime高速试验系统
在做速度剪切试验时需要一个区域（加速距离），在此区域内工具接触到焊球前能够做加速度运动。为了达到这个要求，用于测试的样品必须提前准备好，除了两行焊球外其他所有焊球已经清洗干净，就象图3所示
剪切测试步骤
按照传统的方式摆放工具和试验样品（图4）
启动试验
完成常规的登陆
慢速达到预计的剪切高度
然后样品必须从工具处移开足够的加速距离
从这个位置，样品加速运动达到计划的试验速度，焊球接触到工具，保持一段距离的匀速运动（加速度距离），在冲击焊球之前和冲击过程中速度保持一致
样品减速，试验完成。高速拉伸试验与传统 的拉伸试验相比要求不同的设备。因为夹紧爪必须和焊球有接触，因此样品和夹爪之间有一个加速距离是不可能的。
拉伸试验步骤
在这个试验中，工具的放置和传统低速试验方法也是一样的。（图 5）
当开始试验时，夹爪下降并夹紧焊球
样品和夹爪将压缩弹簧继续下降达到一个能产生足够速度的距离。
然后夹爪加速上升到试验速度，保持速度直到样品到达起始高度。
到达起始高度后，样品运动受到夹具的限制突然停止，而夹爪还会按照试验速度继续向上。
按照预定的试验速度焊球就会从样品上被拉起
试验结果
肯定的是，我们还有很多东西去学习，这项新的技术要持续改进，推动这种方法易于被理解并且在试验体系和实验设备方面完善它。无论如何，最初的结果是鼓舞人心的，从搜集的数据可以知道：
相比较传统的实验速度更多的脆性断裂发生在高速试验条件下
在高速试验条件下无铅焊料比传统的含铅焊料显示出更多的脆性断裂缺陷
锡铅焊料在ENIG板上比在Cu焊盘或者NiAu上展现更多的脆性断裂缺陷
锡铅和锡铅银焊料在高速剪切和拉伸的试验条件下有相似的结果
结论
脆性断裂是一个影响众多厂商的问题。迄今为止，能够说明焊料接缝处的完整性一直是困难的，不可靠的和费时的。在一定范围的速度和负载条件下，使用新的试验体系，对单个的结合点的抗脆性断裂的性能可以在回流焊接之后立即被测试出来，并提供精确的数据结果。
Author(s) :Robert Sykes
BOB SYKES, design manager, Dage Precision Industries, Rabans Lane, Aylesbury, Buckinghamshire HP 19 3 RG, England; 44 0 1296 317800. |
