高速锡球剪切力及拉力测试对比机械跌落实验High-Speed Solder Ball Shear and Pull Tests vs. Board Level Mechanical Drop Tests: Correlation of Failure Mode and Loading Speed

C焊料球连接完整性是设备制造中的一个重要问题，对于无铅焊接更是如此。 尽管无铅连接可能更牢固，但人们发现组件接口（金属间区域）的无铅焊接非常容易脆性断裂，而板接口处的无铅焊接则容易发生焊盘坑裂。 此类故障可能在连接的整个使用周期内发生，包括从制造到测试，再到产品的最终使用。 随着无铅材料的引入，此类故障事故也日益增多，因此，行业人士都认识到亟需改进测试技术。 但是，脆性断裂和焊盘坑裂的问题并不局限于无铅材料；许多焊料合金和焊盘表面保护层同样也存在这些问题。 焊锡球接头完整性始终是设备制造中的重要问题，但在引入无铅焊接后却变得更加重要。 虽然采用无铅接头会更加牢固，但目前已经发现在部件交接处（金属间的区域）特别容易发生脆性破裂，而板交接处也特别容易出 现焊盘坑裂。从制造到测试再到产品的最终使用，此类失效在接头的整个生命期中都可能会发生。 随着无铅材料的引入，此类失效的发生率在逐渐升高，业界也因此认识到迫切需要改进测试技术。然而，对于脆性破裂和焊盘坑裂的关注不仅限于无铅焊接；很多合金钎料和焊盘表面处理也同样存在问题。 以传统速度（低于 20mm/s）进行剪切力测试时，主要失效模式趋向于“焊锡球剪切力”，即焊接材料本身的破裂。 对于这种情况，从数据中得出的唯一结论便是焊接强度高于受剪焊锡球的强度。这种结论使得业界实际上不可能对不同的焊盘表面处理、焊盘构造和合金钎料对焊接强度的影响进行比较。进一步的研究证明，以更高的速度进行测试（如果测试潜在的脆性破裂，通常采用高于 1000mm/s 的速度）将产生更多的焊接失效，这样便可以比较不同部件和构造的性能。