SAC305焊料在鹽霧測(cè)試中有哪些表現(xiàn)？

電子產(chǎn)品需要在各種各樣的環(huán)境中使用，因此對(duì)于不同環(huán)境都需要有良好的可靠性。電子產(chǎn)品的可靠性體現(xiàn)在焊點(diǎn)上，可靠性不高的焊點(diǎn)容易因?yàn)闇貪穸?，?yīng)力等因素而被削弱，最終導(dǎo)致電子元件的損壞。目前針對(duì)焊點(diǎn)可靠性的測(cè)試主要有熱循環(huán)測(cè)試，等溫老化測(cè)試，跌落測(cè)試，剪切測(cè)試，鹽霧測(cè)試等。本文主要介紹SAC305焊點(diǎn)在鹽霧測(cè)試中的表現(xiàn)。在鹽霧測(cè)試中通常會(huì)使用5%NaCl，該濃度的NaCl會(huì)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)的腐蝕。

為了研究SAC305焊料是如何受到5%NaCl腐蝕的，Akoda等人(2023)將SAC305焊料印刷在測(cè)試板上，然后將電阻1210與測(cè)試板焊接到一起。測(cè)試板Cu焊盤(pán)的表面處理為ENIG。測(cè)試版一分為二，第一部分進(jìn)行剪切測(cè)試，第二部分在鹽霧室中測(cè)試焊點(diǎn)的腐蝕情況。

圖1. 測(cè)試板外觀。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在鹽霧測(cè)試之前，所有電阻的值接近0，約為0.8Ω±0.2。在 25°C條件測(cè)試24小時(shí)，電阻值仍然接近初始值，且在96小時(shí)后幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。此外，在30℃，35℃、40℃和45℃條件下，電阻在96小時(shí)后也是基本沒(méi)有變化。 因此，在電氣方面，測(cè)試板電阻器不會(huì)出現(xiàn)可測(cè)量的故障。

從圖2可以看到，在鹽霧測(cè)試后，SAC305焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度發(fā)生了明顯變化。焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度隨著腐蝕時(shí)間的增加而下降，并且剪切強(qiáng)度隨著測(cè)試溫度的升高而顯著降低。圖中黃線對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)定義的5 kgF的失效準(zhǔn)則?？梢园l(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度從25°C 升高到45°C，腐蝕過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障。

圖2. 鹽霧測(cè)試后的電阻剪切力。

在鹽霧測(cè)試中，SAC305焊點(diǎn)在25℃下放置72小時(shí)后開(kāi)始出現(xiàn)明顯的腐蝕區(qū)域，且在100小時(shí)后腐蝕區(qū)域擴(kuò)大到了20%以上。焊點(diǎn)在30℃條件下放置60小時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)明顯腐蝕，在100小時(shí)后腐蝕區(qū)域接近30%。隨著溫度進(jìn)一步提高到45℃，焊點(diǎn)在24小時(shí)后就出現(xiàn)了大量腐蝕，100小時(shí)后一半的焊接區(qū)域都受到了腐蝕。

圖3.電阻腐蝕區(qū)域和鹽霧測(cè)試溫度的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

Akoda, K.E., Guedon-Gracia, A., Deletage, J.Y., Plano, B. & Fremont, H (2023). Dynamics of corrosion on mechanical and electrical reliability of SAC305 solder joints during salt spray test. Microelectronics Reliability, vol.148.