[實用新型]焊點可靠性測試的插針裝置

有效

• 申請號: 201320299542.4
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN203414396U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張起明;李世瑋
• 申請（專利權）人: 佛山市香港科技大學LED-FPD工程技術研究開發中心
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種PCB板可靠性測試的裝置，尤其涉及一種焊點可靠性測試的插針裝置。?

背景技術

近年來在電子制造領域，印刷電路板(PCB)的焊盤在機械應力下與PCB?基板的分離，即所謂的“坑裂”或“pad?cratering”作為一種越來越常見的失效模式而引起了廣泛的關注。導致這一現象出現的原因之一就是無鉛工藝的廣泛應用，無鉛焊接回流溫度高，對PCB?板子的熱沖擊大。而且PCB?本身材料也為了無鉛工藝進行了改進，從采用由雙氰胺(或簡稱Dicy)作為固化劑改為采用基于苯環的酚醛樹脂(phenolnovolac或簡稱phenolic)作為固化劑。新的材料導致了PCB?的基體材料變得更脆，從而降低了其本身的抗坑裂強度。此外，包括錫銀銅(SnAgCu)在內的無鉛焊料，其強度普遍高于有鉛焊料，在機械沖擊下會將更多的能量載荷傳遞至焊球下的焊盤與PCB?部分，導致了坑裂失效的大量出現。?

焊盤的拉脫及坑裂現象已經成為電子器件板級測試中最主要的失效模式，引起了廣泛的關注，并PCB坑裂失效的測試標準(IPC-9708)也已經于2010年底頒布，該標準提出了三種檢測焊盤坑裂強度的實驗方法。分別是高溫拔針測試(Hot?Pin?Pull?Test)，焊球拉拔測試(Ball?Pull?Test)以及焊球剪切測試(Ball?ShearTest)。其中又以高溫拔針測試，因其可靈活應用于不同規格的焊盤、進行不同角度的拉力試驗，在行業中的應用最廣。?

高溫拔針測試。首先，在待測PCB板上，需要將焊球經過回流焊制成固定在焊盤上。然后，使用專門的插針設備，針對PCB板上一個固定在焊盤上的焊球插針，插針時加熱針和焊球，使針能與焊球進行剛性焊接。對每個焊盤插針都要經歷前述流程。最后，針和焊球冷卻固定為一體，進行拔針測試，得到焊盤坑裂強度，綜合所有焊盤的測試數據評估PCB板的可靠性。?

對于高溫拔針測試，主要包括三個步驟：一、插針（測試的前期準備）；二、拔針測力；三、整理測試數據，評估樣品可靠性。行業目前用于拔針、測試拔針強度的設備已十分普遍，拔針的注意事項、操作流程也已形成通識，而最后一步的數據處理、評估過程憑借已有的理論模型便可完成。因此對于高溫拔針測試的進行和精確性，關鍵在于作為測試前期準備的插針過程。?

現有的高溫拔針測試，從其實驗流程看有明顯的缺陷：?

1.?針要逐個焊至待測的焊盤上，重復作業導致作業成本高;并且，插一根針時，插針設備將焊盤或錫膏上的針局部加熱，使其插入到熔融焊料中，插入后需要一個冷卻過程使針和焊料產生固態連接，花費時間長（每根針焊接至待測焊點需花費5~6分鐘）。?

2.?熱針拉力測試中，由于采用無鉛焊接工藝，回流溫度高，給PCB板帶來嚴重的熱沖擊，并且由于針逐根焊接作業，這種熱沖擊在整個PCB板上分布是不均勻、不可測的，嚴重影響焊點坑裂測試結果的準確性。?

3.?需要采用專門的熱針拉力測試設備，設備價格昂貴。?

4.?加熱插針過程沒有定標導引工具，精確度和可靠性全在于機械臂的預設精度，容易帶來插針位置的不穩定性。?

現有的常溫拔球測試(Ball?Pull?Test)，也有局限性：?

1.?拔球時球與焊盤間的相互作用并不只有拉伸，還會有橫向剪切力的干擾，不利于推測焊盤的可靠性。?

2.?由于拔球方向只能垂直于焊盤，實驗僅能測出拔球時垂直的力，無法測出其他各個方向的力。?

因此，迫切需要發明一種測試方法，在焊盤可靠性測試中，最好可以實現焊盤批量插針、迅速插針，并且不需要借助專用、昂貴的插針設備。新方法也盡量要避免逐個焊盤插針時，局部加熱帶來的熱沖擊。?

發明內容

要解決的技術問題：需要發明一種焊點可靠性測試的插針裝置，在焊盤可靠性測試前期準備中，最好可以實現焊盤批量插針、迅速插針，并且不需要借助專用、昂貴的插針設備。新方法也盡量要避免逐個焊盤插針時，局部加熱帶來的熱沖擊。插針完畢后，針應該垂直位于焊球的正中央，否則拔針時會有額外的剪切力產生，影響最終測試結果。?

因此，要設計一種焊點可靠性測試的插針裝置，使用該插針裝置，可以一次性將與待測PCB板上的焊盤相同數量的針插至待測PCB板上，取代目前高溫拔針測試中逐根進行加熱插針的方法。?