一种评价pcb焊盘粘结强度的拉拔测试方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法，该方法首先准备预置焊球的测试拔针和预置焊点的PCB焊盘，将拔针固定在含热源的拉拔设备夹头上，并使拔针与目标焊盘垂直对中；然后，使拔针的焊球与焊盘的焊点接触，启动热源，热量将由热源通过拔针并传到焊球上，借助熔融焊球的自重作用，使焊球与焊盘实现焊接；最后，直接启动拉拔设备，得到目标焊盘的坑裂失效模式、最大剥离力和拉拔曲线，从而实现焊盘粘结强度评价。该方法无需专用拉拔设备，无需特殊材料的拔针和特制的测试夹具，费用低廉；步骤简洁，可操作性强，具有通用性和实用性，且易于实现测试过程的自动化。本发明还公开了一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试装置。
【专利说明】一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及印制电路板的技术，具体是一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法及装置。
【背景技术】
[0002]印制电路板(PCB)使用无卤素基板和无铅焊料是微电子制造业发展的必然方向。在PCB的制造和使用过程中，多次回流焊接及返修工艺，会使得PCB焊盘与基板纤维之间的界面层承受多次的热应力。此外，为适应无铅工艺，PCB设计也进行了相应改进。这些改变不仅使印制电路板更脆，更容易断裂，而且还使得PCB焊盘底部的界面层会承受更高的热应力，随之易产生常见的PCB焊盘坑裂现象。正如学术论文[Miao Cai, DongJi Xie, Boyiffu, Investigat1n on PCB Pad Strength, IEEE, ICEPT-HDP 2010，ppl226_1229]中所述，PCB焊盘坑裂是电子产品的主要失效模式之一。2010年12月颁布的PCB焊盘测试标准(IPC-9708)突出介绍了针对焊盘坑裂强度测试的拔针测试(Pin-Pull Test)方法。该方法最适用于测试焊盘坑裂这一失效模式，然而，该标准推荐使用的拉拔测试方法存在以下问题:其一，需要专门的设备来进行测试，费用昂贵且设备专用性强；其二，对针的材料特性要求很高，需要特制的拔针与专门设计的测试设备夹具。基于上述两方面的原因，展开PCB焊盘粘结强度的拉拔测试的成本将会非常高。为预防PCB焊盘坑裂失效问题，增强产品可靠性，迫切需求一种成本低廉、方便可行的评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法及设备。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法及装置，这种方法的不需要费用昂贵的专门的配套设备来进行测试，同时不需要特殊材料的拔针和特制的测试夹具，该方法步骤简洁、可操作性强、具有很好的通用性和实用性、且易于实现测试过程的自动化，为预防PCB焊盘坑裂失效问题，增强产品可靠性提供了有效的技术手段；这种装置成本低廉、操作简便、实用性和通用性较高。
[0004]实现本发明目的的技术方案是:
一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试装置，包括基座，与现有技术不同的是，还包括夹具，所述的夹具设置在基座的上部，夹具的夹头朝下，夹头可上、下移动；
加热器，所述的加热器设置在夹具上；
样品座，所述的样品座设置在基座的底面上，与夹头相对应。
[0005]一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法，包括上述测试装置，所述方法包括如下步骤:
1)选取测试拔针，在测试拔针的一端预置焊球；
2)选定目标PCB样品，在目标PCB样品的焊盘上预置焊点；
3)将目标PCB样品置于测试装置的样品座内，将测试拔针装夹在测试装置的夹头上，测试拔针带预置焊球的一端垂直向下，使测试拔针与目标PCB样品焊盘垂直对中； 4)将夹头下移，使测试拔针上的预置焊球与目标PCB样品焊盘上的预置焊点接触；
5)加热测试拔针，通过预置焊球熔融时的自重下垂作用，使测试拔针上预置焊球与目标PCB样品焊盘上的预置焊点融合；
6)切断热源，使目标PCB样品焊盘上的融合焊点冷却，实现测试拔针与目标PCB样品焊盘间的焊接；
7)将夹头垂直向上拉拔测试拔针，直到目标PCB样品焊盘被完全剥离目标PCB样品为止，此时便可以观察目标PCB样品焊盘坑裂失效模式，并记录最大剥离力及拉拔曲线；
8)重复步骤1)_7)，得到多个目标PCB样品的焊盘坑裂失效模式、最大剥离力及拉拔曲线，通过折算和统计分析，实现评价PCB焊盘粘结强度。
[0006]这种装置优点是:成本低廉、操作简便、增强了评价PCB焊盘粘结强度拉拔测试的实用性和通用性。
[0007]这种方法的优点是:不需要专门的配套设备来进行测试，同时不需要特殊材料的拔针和特制的测试夹具，该方法步骤简洁、可操作性强、具有很好的通用性和实用性、且易于实现测试过程的自动化，为预防PCB焊盘坑裂失效问题，增强产品可靠性提供了有效的技术手段。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为实施例中设置了预置焊球的测试拔针的结构示意图；
图2a-图2c示意性的示出了在PCB样品焊盘上预置焊点的过程；
图3为实施例中设置了测试拔针的测试装置的结构示意图；
图4为实施例中测试拔针预置焊球与PCB样品焊盘的预置焊点垂直对中且接触时的示意图；
图5为实施例测试拔针预置焊球与PCB样品焊盘的预置焊点涂覆助焊剂后的示意图； 图6为实施例测试拔针预置焊球与PCB样品焊盘的预置焊点焊接后的示意图；
图7为实施例往上拉拔测试拔针使PCB样品焊盘剥离PCB样品失效后的示意图。
[0009]图中，1.测试拔针2.预置焊球3.PCB样品4.焊盘5.锡膏6.预置焊点7.基座8.夹头9.加热器10.助焊剂11.融合的焊点12.坑裂13.样品座。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本
【发明内容】
作进一步阐述，但不是对本发明的限定。
[0011]实施例:
参照图3，一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试装置，包括基座7，还包括夹具，所述的夹具设置在基座7的上部，夹具的夹头8朝下，夹头8可上、下移动； 加热器9，所述的加热器9设置在夹具上；
样品座13，所述的样品座13设置在基座7的底面上，与夹头8相对应。
[0012]一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法，包括上述测试装置，所述方法包括如下步骤:
1)选取测试拔针1，在测试拔针I的一端预置焊球2，如图1所示；
2)选定目标PCB样品，在目标PCB样品3焊盘4上预置焊点6，如图2a_图2c所示； 3)将目标PCB样品3置于测试装置的样品座13内，将测试拔针I装夹在测试装置的夹头8上，测试拔针I带预置焊球2的一端垂直向下，使测试拔针I与目标PCB样品3焊盘4垂直对中，如图3所示；
4)将夹头8下移，使测试拔针I上的预置焊球2与目标PCB样品3焊盘4上的预置焊点6接触,如图4所示；
5)加热测试拔针1，通过预置焊球2熔融时的自重下垂作用，使测试拔针I上的预置焊球2与目标PCB样品3焊盘上4的预置焊点6融合，如图6所示；
6)切断热源，使目标PCB样品3焊盘4上的融合焊点冷却，实现测试拔针I与目标PCB样品3焊盘4间的焊接；
7)将夹头8垂直向上拉拔测试拔针1，直到目标PCB样品3焊盘4被完全剥离目标PCB样品3为止，同时测量焊盘4的剥离力，如图7所示，图中的箭头表示拉拔的方向，此时便可以观察目标PCB样品3焊盘坑裂12失效模式，并记录最大剥离力及拉拔曲线，拉拔曲线的测量方法为现有力学技术；
8)重复步骤1)_7)，得到多个目标PCB样品3的焊盘坑裂失效模式、最大剥离力及拉拔曲线，通过折算和统计分析，所述折算和统计分析方法为现有技术，如平均值、标准差分析等实现评价PCB焊盘粘结强度。
[0013]具体地，步骤I)中，测试拔针I的材料为具有可焊性和可导热性的金属材料或合金材料，本例选用普通电容器件使用的铜引脚作为测试拔针I ;预置焊球2的材料为有铅焊料或无铅焊料。
[0014]步骤2)中，选用一个45行X45列的阵列焊盘作为拉拔对象，在PCB样品3的目标焊盘4上印刷锡膏5，并在回流焊下实现在焊盘4上预置焊点6，如图2a-图2c给出了目标PCB样品3焊盘4上预置焊点6的过程；预置焊点6的材料为有铅焊料或无铅焊料。
[0015]在步骤5)加热测试拔针I之前，在测试拔针I的预置焊球2与焊盘4的预置焊点6上添加液体助焊剂10，如图5所示，以保证焊接质量。
[0016]步骤5 )中，自重下垂作用的实现是在进行焊接预置焊球2时，通过控制预置焊球2的大小、重量，使得在焊接过程中，预置焊球2在熔融状态时往下的重力与往下的润湿力总和大于焊锡对测试拔针I的往上润湿力。
【权利要求】
1.一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试装置，包括基座，其特征是，还包括 夹具，所述的夹具设置在基座的上部，夹具的夹头朝下，夹头可上、下移动； 加热器，所述的加热器设置在夹具上； 样品座，所述的样品座设置在基座的底面上，与夹头相对应。
2.一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试方法，其特征是，包括测试装置，所述方法包括如下步骤: 1)选取测试拔针，在测试拔针的一端预置焊球； 2)选定目标PCB样品，在目标PCB样品的焊盘上预置焊点； 3)将目标PCB样品置于测试装置的样品座内，将测试拔针装夹在测试装置的夹头上，测试拔针带预置焊球的一端垂直向下，使测试拔针与目标PCB样品焊盘垂直对中； 4)将夹头下移，使测试拔针上的预置焊球与目标PCB样品焊盘上的预置焊点接触； 5)加热测试拔针，通过预置焊球熔融时的自重下垂作用，使测试拔针上预置焊球与目标PCB样品焊盘上的预置焊点融合； 6)切断热源，使目标PCB样品焊盘上的融合焊点冷却，实现测试拔针与目标PCB样品焊盘间的焊接； 7)将夹头垂直向上拉拔测试拔针，直到目标PCB样品焊盘被完全剥离目标PCB样品为止，此时便可以观察目标PCB样品焊盘坑裂失效模式，并记录最大剥离力及拉拔曲线； 8)重复步骤1)_7)，得到多个目标PCB样品的焊盘坑裂失效模式、最大剥离力及拉拔曲线，通过折算和统计分析，实现评价PCB焊盘粘结强度。
【文档编号】G01N19/04GK104181103SQ201410420814
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】蔡苗, 杨道国, 邬博义, 谢冬济, 万向 申请人:桂林电子科技大学