快速(高速)推球測(cè)試方法及實(shí)戰(zhàn)案例

【一】前言

       隨著焊盤尺寸越來(lái)越小，盤與基材焊接強(qiáng)度日趨敏感，客戶針對(duì)焊盤焊接強(qiáng)度除保證垂直方向外,對(duì)于水平方向的推力也提出新的要求，作為CNAS/CMA認(rèn)證第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)，平臺(tái)新購(gòu)置了高速焊接強(qiáng)度測(cè)試儀，針對(duì)水平高速推力開(kāi)展測(cè)試，文章簡(jiǎn)單介紹推力測(cè)試的要求、方法,并通過(guò)已測(cè)的一些數(shù)據(jù)和圖形來(lái)分析影響測(cè)試數(shù)據(jù)的一些因素,以提供推力測(cè)試方面的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【二】高速推球測(cè)試對(duì)品質(zhì)監(jiān)控的意義

       對(duì)于傳統(tǒng)焊盤焊接效果的測(cè)試，親錫性是采用可焊性的測(cè)試方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，焊接強(qiáng)度是采用垂直方向的焊盤抗拉脫強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)際制造和使用中，對(duì)  焊點(diǎn)的沖擊絕不僅限于此，以下我們從不同階段

進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述:

      ◆裝配階段: PCB板與元件進(jìn)行結(jié)合，由于材質(zhì)不同導(dǎo)致各自形變不同，因此焊點(diǎn)會(huì)受不同方向形變產(chǎn)生不同力的沖擊，其中有材料熱膨脹產(chǎn)生的垂直應(yīng)力，有尺寸漲縮產(chǎn)生的水平剪切力、焊料冷熱漲縮產(chǎn)生的內(nèi)生應(yīng)力等，都將直接對(duì)焊點(diǎn)造成不可避免的沖擊。

      ◆測(cè)試階段: 裝配廠家常常會(huì)用各種苛刻方法對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，如采用推桿施于一定推力對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行橫向推力測(cè)試，通過(guò)跌落實(shí)驗(yàn)對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行不同方向的瞬間機(jī)械沖力測(cè)試，更有甚者通過(guò)滾筒對(duì)板件進(jìn)行更為復(fù)雜的受力測(cè)試，這些嚴(yán)苛各異的測(cè)試項(xiàng)目也將對(duì)焊點(diǎn)造成額外的沖擊。

      ◆使用階段: 使用階段的受力則更加不可確定，不同環(huán)境、不同產(chǎn)品、不同使用者，更讓具體使用場(chǎng)景更難以預(yù)測(cè)，如手機(jī)數(shù)據(jù)線的使用，線與接口處的連接點(diǎn)便需承受來(lái)自不同方向的扭曲、不同力度的拉扯，諸如此類不確定的因素均將對(duì)焊點(diǎn)造成意想不到的沖擊。

        因此對(duì)于PCB廠家，如何針對(duì)后續(xù)苛刻的客戶測(cè)試和產(chǎn)品使用，制定更加全面的測(cè)試方法便成為焊點(diǎn)結(jié)合力評(píng)估的重中之重。單純的垂直方向拉力測(cè)試已無(wú)法滿足品質(zhì)監(jiān)控的需求，此時(shí)高速推球測(cè)試從另一方向針對(duì)橫向剪切力進(jìn)行了補(bǔ)充測(cè)試，完善了焊點(diǎn)結(jié)合力評(píng)估方法。

【三】 高速推球測(cè)試要求

2.1 材料及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

       錫球尺寸:通過(guò)不同錫球尺寸對(duì)比，選取0.25mm直徑的錫球:助焊劑:選擇客戶指定的助焊膏進(jìn)行測(cè)試:

      ◆推刀推球速度要求:1000mm/s

      ◆推刀高度:25 um

      ◆推力要求:>250g

2.2高速焊接強(qiáng)度測(cè)試儀簡(jiǎn)介

       DAGE 4 000HS高速焊接強(qiáng)度測(cè)試儀是基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Nordson DAGE 4000 推拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)平臺(tái)。設(shè)備擁有超大力量范圍的傳感器、無(wú)磨損真空抱緊、JAW 等專業(yè)技術(shù)，實(shí)際測(cè)試中是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 XY平臺(tái)馬達(dá)將剪切刀以接近4000mm的速度撞擊焊點(diǎn)，并且形成受力-位移圖以及常規(guī)峰值受力測(cè)量以外的能量測(cè)量，設(shè)備部分參數(shù)如下:

2.3 測(cè)試步驟

      選擇測(cè)試位置及方向-->測(cè)試位置涂助焊劑-->植錫球-->回流焊焊接-->快速推球測(cè)試

【四】 快速(高速)推球測(cè)試實(shí)戰(zhàn)案例

4.1 某客戶測(cè)試方法及判斷要求

     ◆測(cè)試方法及要求：將待測(cè)試樣品選取套片 BGA 區(qū)域裁切成 30mm*20mm 的測(cè)試樣品. 任選樣品下 5 個(gè) BGA PAD，選擇大于 PAD 0.05mm 大小的錫球進(jìn)行植錫，以 1000mm/S 的速度 25μm 的剪切高度進(jìn)行推球及拉球測(cè)試。如發(fā)生推球時(shí)發(fā)生干擾；斷裂面在錫球但高度高于 25μm；斷裂位置為錫球底部；均判定為失效模式，需重新取樣進(jìn)行測(cè)試。

     ◆判定要求：當(dāng)斷裂面在錫球且低于 25um 或斷裂面在 PCB PAD 底部，且 NSMD PAD 推力＞300g 以上，SMD PAD 推力＞250g 以上時(shí)為合格，斷裂面在 IMC 層為不合格。

4.2 測(cè)試結(jié)果