跌落测试
很难测量到跌落冲击过程中焊点受到的实际冲力有多大,这是可靠性评估的课题,所以将装有器件的电路板顺着器件面向下跌落后,要采用数值分析的方法才能说明 BGA/CSP 焊球和电路板受到的冲击力。
数值分析表明焊球和电路板的受力情况几乎完全一样,根据分析结果,试验人员在测量应力的同时,对装有 BGA/CSP 器件的电路板跌落测试进行了调整。试验时将普通行动电话从 1.5 公尺 的高处落下 ( 这也是多数电话能保证正常工作的跌落高度 ) ,然后测量电路板上受到的压力。
在实物跌落测试中,压力大小因型号、螺孔位置和组件布局不同而有很大差别。由于电路板在生产阶段未装入机壳之前,同样可能会受到这种跌落冲击,因此也对裸板进行了跌落测试。虽然此时测试样品受到的最大冲击力随跌落高度和样品重量而变化,但它却显示出比装在机壳内时所承受的冲力更大。该测试中的跌落高度设为 1 公尺 ,以模拟从工厂生产在线落下来的情形。
测试时在电路板和器件之间设计了一个雏菊链,当菊链的阻抗出现 10% 以上波动时,测试样品将被判定为失效。
焊球形状
从结果可看出,作温度循环测试时沙漏形焊球比柱形焊球的可靠性更高,试验人员在跌落测试中用数值分析也证实了这种现象。
两种形状焊球采用同等焊锡量,电路板和器件的焊盘尺寸也相同,只是焊球的高度不同,然后在这样的条件下计算从 1 公尺 的高度落下时焊球所受到的压力。
试验显示,焊球在此过程中受到挤压的时间只有 1 微秒,不管是什么样的力,沙漏形焊球受力情况都要小于柱形焊球,因而可以更有效地抵抗跌落的冲击,缓解应力,提高焊点可靠性。但是沙漏形焊球还没有在产品上获得应用,主要是因为在回流焊过程中其它器件焊接时沙漏形焊球不容易成形。