板级封装焊点振动冲击加速失效方法研究
2013-02-13张洪武孙凤莲
振动与冲击 2013年7期
刘 洋,张洪武,孙凤莲,周 真,秦 勇
(1.哈尔滨理工大学 材料科学与工程学院,哈尔滨 150030;2.哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院,哈尔滨 150030)
随着移动电子产品的迅猛发展,冲击、振动等服役条件下可靠性问题颇受关注。冲击、振动载荷作用均导致印制电路板(Printed Circuit Board,(简称PCB)产生的高速往复弯曲变形,使板级互联微焊点受应力作用,该应力水平与载荷强度及频率有关。与热循环及热冲击下焊点所受缓慢应力作用相比,冲击与振动载荷所致应力更易使焊点在短时间内产生裂纹并失效。尤其电子产业无铅化后,广泛推行的锡银铜基(SnAgCu)无铅钎料在高应变速率载荷下的可靠性低于SnPb钎料[1],使冲击振动载荷导致的微焊点可靠性问题进一步凸显。有研究表明,由外力冲击振动载荷引发的板级封装焊点断裂已成为电子设备最主要失效形式之一[2]。
关于微焊点在冲击、振动载荷下的研究已有大量报道。针对板级跌落冲击载荷特征,Yeh等[3-4]对跌落冲击过程中PCB模态响应进行仿真及试验研究,定出不同测试参数与约束条件对PCB动态响应的影响规律。刘芳等[5]在 Jedec[6]板级跌落冲击标准基础上重新设计测试板形状及元件布局,提高了试验失效数据的统计效率。Wong等[7]采用板级弯曲试验提高了冲击试验的可重复性。Varghese等[8]用钢球反复撞击PCB板获得冲击载荷条件,分析了不同测试条件与失效模式的关系。王家楫等[9-10]通过荧光染色与电阻测量等方法分析了跌落试验中焊点的失效特征,其内部由于冲击作用萌生裂纹,裂纹随冲击作用周次的累积不断扩展,直至完全断裂。……
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