元器件的焊接一般需要用到锡膏作为连接相,锡膏在回流后会形成焊点。由于在元器件的日常使用中往往会受到各种各样的冲击,使得焊点处受到的应力不断累积。应力可以是多种形式的,比如热循坏导致的热应力和拉伸导致的机械应力。应力的积累会使焊点缓慢出现疲劳现象,这会对焊点的使用寿命带来负面影响。
疲劳寿命实验
正因为应力带来危害不可轻视,因此有必要加深了解锡膏焊料合金的疲劳行为。Hani等人采取加速疲劳实验来检验SAC305焊点在实际件下的疲劳寿命。他们使用了三种振动幅度(16MPa、20MPa和24MPa),测试温度25°C作为实验条件。在获得实验数据后进行威布尔分布分析。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=c9f794e930094b36db921be593cc7c00/b1e5a9d3fd1f41346f506f48631f95cad0c85e98.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_65ea9db30e6d39fb0cd5eadd4e067d58)
图1. 疲劳寿命测试器材。
实验结果
Hani等人将SAC305焊点疲劳寿命和温度的关系用以下公式联系了起来。公式陈述了当63%的测试样品出现疲劳失效时所需要的循环应力次数(N63)。公式适用性高,能用于分析各个温度下的疲劳寿命。P代表着应力振幅,R(t)代表着可靠性模型,T是温度。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=200da71fc018367aad897fd51e738b68/1bc88644ebf81a4cc15386ff912a6059242da69a.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_1a1f39a3f565936df191312448b12fe0)
图2显示了25℃下SAC305焊点在不同应力振幅循环下的威布尔概率图。可以清楚发现当应力振幅增加时,焊点的疲劳寿命减少。在找出特征疲劳寿命和循环应力振幅之间的关系后,可以对焊点的疲劳寿命进行建模(图3)。此外,根据疲劳寿命公式可以推断出,随着温度的上升,焊点受到应力增加,特征寿命会迅速变小。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=8f63ee3375fa828bd1239debcd1f41cd/bab0d01373f0820269f2fb090dfbfbedaa641b9a.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_2c3162ee7ede23b8246cfde2668cc38d)
图2. SAC305焊点在室温下受到不同负荷循环的威布尔概率图。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=3a4e3c2124d0f703e6b295d438fa5148/1b2c902397dda1441d690684f4b7d0a20df4869b.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_bcbb9505675c2c58c8a0206dab70a587)
图3. 室温下的SAC305焊点应力-寿命模型。
高疲劳寿命锡膏产品
深圳市福英达致力于为客户提供高可靠性锡膏焊料。福英达低温FL170/180/200系列,中温SAC305,高温SnSb10等锡膏有着优秀的机械强度和抗跌落能力,能够适用于多种封装领域,例如微光电显示,航空航天,汽车电子等。欢迎客户与我们联系了解更多信息。
参考文献
Hani, D.B., Athamneh, R.A., Abueed, M. & Hamasha, S. (2023). Reliability modeling of the fatigue life of lead-free solder joints at different testing temperatures and load levels using the Arrhenius model. Scientific Reports, 13.
疲劳寿命实验
正因为应力带来危害不可轻视,因此有必要加深了解锡膏焊料合金的疲劳行为。Hani等人采取加速疲劳实验来检验SAC305焊点在实际件下的疲劳寿命。他们使用了三种振动幅度(16MPa、20MPa和24MPa),测试温度25°C作为实验条件。在获得实验数据后进行威布尔分布分析。
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图1. 疲劳寿命测试器材。
实验结果
Hani等人将SAC305焊点疲劳寿命和温度的关系用以下公式联系了起来。公式陈述了当63%的测试样品出现疲劳失效时所需要的循环应力次数(N63)。公式适用性高,能用于分析各个温度下的疲劳寿命。P代表着应力振幅,R(t)代表着可靠性模型,T是温度。
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图2显示了25℃下SAC305焊点在不同应力振幅循环下的威布尔概率图。可以清楚发现当应力振幅增加时,焊点的疲劳寿命减少。在找出特征疲劳寿命和循环应力振幅之间的关系后,可以对焊点的疲劳寿命进行建模(图3)。此外,根据疲劳寿命公式可以推断出,随着温度的上升,焊点受到应力增加,特征寿命会迅速变小。
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图2. SAC305焊点在室温下受到不同负荷循环的威布尔概率图。
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图3. 室温下的SAC305焊点应力-寿命模型。
高疲劳寿命锡膏产品
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参考文献
Hani, D.B., Athamneh, R.A., Abueed, M. & Hamasha, S. (2023). Reliability modeling of the fatigue life of lead-free solder joints at different testing temperatures and load levels using the Arrhenius model. Scientific Reports, 13.