焊点剪切强度测试

上一期我们了解了BGA球剪切强度测试，这次来了解焊点剪切强度测试。

        对于使用SMT安装的PCBA上的焊点，大多数是没有引线脚的，或者引线脚非常短，这些焊点的强度通常只能测试其剪切力或剪切强度，而没有办法通过拉伸来测量其拉伸强度。当焊盘的大小一致或可以比较的时候，通常只测焊点的剪切力，并分析力的分布和合格与否就可以了。相对于BGA的焊球而言，由于元器件的体积都比较大，使用普通的拉力机就可以测试，只是需要根据元器件的大小选择规格合适的测试夹具(撞锤或推杆)，见图1.12。推剪的速度一般在50mm/min,最好使用计算机将整个剪切测试的过程记录下来，得到剪切力与时间的变化关系，其中焊点破坏时的峰值即为最大剪切力。

P(剪切强度，Pa)=F (剪切力，N)/S (焊点面积，㎡) ( 1.2)

特别需要注意的是，不能仅仅记录剪切力，更需要观察焊点破坏的失效界面。这对解释剪切强度的测试结果非常有帮助。对于一个焊点而言，至少存在三个界面，即焊料/焊盘、焊盘/PCB基材、元器件端子/焊料，剪切试验中焊点破坏一般从最薄弱环节开始，有时甚至从三个界面之外的焊料中间破坏，偶尔也有元器件端子断裂的。不同失效界面代表不同的机理，如果破裂在焊盘/焊盘，说明此处最薄弱，如果剪切力异常小，说明该PCB存在质量问题，与焊接工艺无关;如果焊料本身中间破裂，剪切力特别小，应该是焊点可能存在冷焊，这时应该检查工艺参数。具体的试验方法可参见日本工业标准JIS3198-5( Test methods for lead- free solders- Part 5 Methods for tensile tests and shear tests on solder joints )。

         如何来判断一个无铅焊点的剪切试验结果合格与否呢?一般是先与有铅工艺的焊点比较，如果力值大则合格；二就是看其分布，力值小于三个标准偏差加均值的，异常小的视为不合格；三就是看破裂失效界面，如果是元器件或PCB本身部分破裂，则焊点合格。如果没有一定的数据积累，不可能设定一个合格的绝对值的标准。只有经过大量的试验，才可能给出一个标准合格值。一般1210元器件的无铅焊点的剪切力在20 ~ 30N。

   A little bit of information per issue