在现代电子制造和封装领域，焊点的可靠性是确保电子设备性能和寿命的关键因素之一。随着电子设备向小型化、高性能化和高可靠性方向发展，对焊点质量的检测和评估变得尤为重要。含铋（Bi）焊料因其独te的物理和化学特性，逐渐在某些特定应用中取代传统的高铅焊料。然而，Bi元素的加入对焊料的机械性能、润湿性和长期可靠性产生了复杂的影响。本文科准测控小编旨在通过实验研究，探讨含铋焊料（Sn46Pb46Bi8）的性能，并评估其在板级组装中的可靠性。
在焊点可靠性测试中，Beta S100推拉力测试机作为一种高精度的检测设备，广泛应用于半导体封装、电子制造和军工电子装联等领域。该设备能够精确测量焊点在剪切力作用下的强度和耐久性，为焊点质量的评估和工艺优化提供重要依据。
一、测试原理
剪切力测试是评估焊点机械性能的重要方法之一。通过施加剪切力，模拟焊点在实际使用中可能面临的机械应力，从而评估焊点的抗剪强度。具体原理如下：
剪切力施加：使用专用的剪切工具对焊点施加垂直于焊点表面的剪切力，直至焊点发生破坏。
实时数据采集：在测试过程中，设备会实时记录力值和位移的变化，最终通过分析失效时的最大剪切力值来评估焊点的强度。
失效模式分析：观察焊点的破坏模式（如焊点断裂、基板分离等），以判断焊点的失效特性。
二、检测设备
1、Beta S100推拉力测试机
推拉力测试机是一种高精度的焊点检测设备，具有以下特点：
高精度传感器：配备高精度的力传感器，能够精确测量剪切力值，确保测试数据的准确性。
实时数据采集系统：能够实时记录力值和位移变化，生成详细的测试曲线，便于后续分析。
自动化测试功能：支持自动化测试流程，减少人为操作误差，提高测试效率。
多种测试模式：支持剪切力、拉力和推力等多种测试模式，适用于不同类型的焊点检测。
2、推刀
3、常用工装夹具
三、测试流程
步骤一、样品准备
焊盘处理：在铜焊盘上进行Sn63Pb37热风整平处理，确保焊盘表面平整且具有良好的润湿性。
焊料准备：准备Sn46Pb46Bi8焊料，确保焊料成分均匀。
焊接操作：按照表1的条件，将16只0603封装电阻分别焊接在处理后的铜焊盘上。
步骤二、剪切力测试
设备校准：使用标准校准样品对Beta S100推拉力测试机进行校准，确保测试精度。
样品安装：将焊接完成的电阻样品固定在测试机的夹具上，确保样品位置准确。
剪切力施加：使用Beta S100推拉力测试机以350μm/s的速度从侧面施加剪切力，直至焊点破坏。
数据记录：记录剪切力测试曲线，获取最大剪切力值。
失效模式分析：观察焊点的破坏模式，记录失效特征。
步骤三、微观结构分析
样品制备：将焊接完成的焊点进行金相切片处理，制备成适合SEM观察的样品。
SEM观察：使用扫描电子显微镜观察焊点的微观结构，分析Bi元素的分布及其对焊点组织的影响。
步骤四、长期可靠性测试
高温存储测试：将焊接完成的样品置于高温环境中（如150℃），持续存储一定时间（如1000小时），观察焊点的变化。
热循环测试：将样品置于热循环设备中，进行多次温度循环（如-40℃到125℃，循环次数为1000次），评估焊点在反复热应力下的性能变化。
湿度测试：将样品置于高湿度环境中（如85℃/85%RH），持续一定时间（如1000小时），观察焊点的耐湿性。
四、结果与讨论
1、剪切力测试结果
剪切力测试结果显示，Sn46Pb46Bi8焊料的剪切力值与Sn63Pb37共晶焊料相比有所变化。通过对比不同焊料的剪切力值，可以评估Bi元素对焊料机械性能的影响。Beta S100推拉力测试机的高精度传感器和数据采集系统确保了测试数据的准确性，为后续分析提供了可靠的数据支持。
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