机械性能测试

快速(高速)推球测试方法及实战案例

【一】前言

       随着焊盘尺寸越来越小，盘与基材焊接强度日趋敏感，客户针对焊盘焊接强度除保证垂直方向外,对于水平方向的推力也提出新的要求，作为CNAS/CMA认证第三方测试机构，平台新购置了高速焊接强度测试仪，针对水平高速推力开展测试，文章简单介绍推力测试的要求、方法,并通过已测的一些数据和图形来分析影响测试数据的一些因素,以提供推力测试方面的一些基础数据。

【二】高速推球测试对品质监控的意义

       对于传统焊盘焊接效果的测试，亲锡性是采用可焊性的测试方法来实现，焊接强度是采用垂直方向的焊盘抗拉脱强度来实现。但在实际制造和使用中，对  焊点的冲击绝不仅限于此，以下我们从不同阶段

进行简单阐述:

      ◆装配阶段: PCB板与元件进行结合，由于材质不同导致各自形变不同，因此焊点会受不同方向形变产生不同力的冲击，其中有材料热膨胀产生的垂直应力，有尺寸涨缩产生的水平剪切力、焊料冷热涨缩产生的内生应力等，都将直接对焊点造成不可避免的冲击。

      ◆测试阶段: 装配厂家常常会用各种苛刻方法对焊点强度进行测试，如采用推杆施于一定推力对焊点进行横向推力测试，通过跌落实验对焊点强度进行不同方向的瞬间机械冲力测试，更有甚者通过滚筒对板件进行更为复杂的受力测试，这些严苛各异的测试项目也将对焊点造成额外的冲击。

      ◆使用阶段: 使用阶段的受力则更加不可确定，不同环境、不同产品、不同使用者，更让具体使用场景更难以预测，如手机数据线的使用，线与接口处的连接点便需承受来自不同方向的扭曲、不同力度的拉扯，诸如此类不确定的因素均将对焊点造成意想不到的冲击。

        因此对于PCB厂家，如何针对后续苛刻的客户测试和产品使用，制定更加全面的测试方法便成为焊点结合力评估的重中之重。单纯的垂直方向拉力测试已无法满足品质监控的需求，此时高速推球测试从另一方向针对横向剪切力进行了补充测试，完善了焊点结合力评估方法。

【三】 高速推球测试要求

2.1 材料及测试标准

       锡球尺寸:通过不同锡球尺寸对比，选取0.25mm直径的锡球:助焊剂:选择客户指定的助焊膏进行测试:

      ◆推刀推球速度要求:1000mm/s

      ◆推刀高度:25 um

      ◆推力要求:>250g

2.2高速焊接强度测试仪简介

       DAGE 4 000HS高速焊接强度测试仪是基于行业标准Nordson DAGE 4000 推拉力实验机平台。设备拥有超大力量范围的传感器、无磨损真空抱紧、JAW 等专业技术，实际测试中是由电机驱动的 XY平台马达将剪切刀以接近4000mm的速度撞击焊点，并且形成受力-位移图以及常规峰值受力测量以外的能量测量，设备部分参数如下:

2.3 测试步骤

      选择测试位置及方向-->测试位置涂助焊剂-->植锡球-->回流焊焊接-->快速推球测试

【四】 快速(高速)推球测试实战案例

4.1 某客户测试方法及判断要求

     ◆测试方法及要求：将待测试样品选取套片 BGA 区域裁切成 30mm*20mm 的测试样品. 任选样品下 5 个 BGA PAD，选择大于 PAD 0.05mm 大小的锡球进行植锡，以 1000mm/S 的速度 25μm 的剪切高度进行推球及拉球测试。如发生推球时发生干扰；断裂面在锡球但高度高于 25μm；断裂位置为锡球底部；均判定为失效模式，需重新取样进行测试。

     ◆判定要求：当断裂面在锡球且低于 25um 或断裂面在 PCB PAD 底部，且 NSMD PAD 推力＞300g 以上，SMD PAD 推力＞250g 以上时为合格，断裂面在 IMC 层为不合格。

4.2 测试结果