在電子封裝技術快速發展的今天，QFN(Quad Flat No-lead)封裝器件憑借其優異的電氣和熱性能，已成為高密度組裝的首選方案之一。然而，QFN器件的無引腳設計和麵陣列焊點結構，使其焊點可靠性麵臨嚴峻挑戰。 

91香蕉视频污污測控技術團隊基於Alpha W260推拉力測試機，建立了係統的QFN焊點推力測試方法，為評估焊點機械強度和工藝可靠性提供了科學依據。本文將重點介紹QFN焊點推力測試的標準方法、關鍵參數及結果分析，為電子製造企業提供全麵的焊點可靠性評估方案。

 

一、QFN器件焊點特點與可靠性挑戰

QFN器件采用獨特的無引腳設計，其焊點具有以下典型特征：

麵陣列結構：底部中央大麵積散熱焊盤與四周信號焊盤共同構成麵陣列連接

微間距布局：信號焊盤間距通常為0.3-0.5mm，極易產生橋連缺陷

機械應力集中：CTE不匹配導致熱循環中焊點承受較大剪切應力

這些特性使得QFN焊點的機械強度成為影響器件可靠性的關鍵因素。推力測試作為評估焊點機械性能的直接手段，可有效識別以下風險：

1、焊接強度不足導致的早期失效

2、熱疲勞引起的可靠性下降

3、工藝缺陷造成的強度變異

 

二、焊點推力測試標準與方法

IPC-9701《表麵貼裝焊點性能測試方法與鑒定要求》

JESD22-B117《表麵貼裝器件焊點剪切測試》

GB/T 2423.34《電子元器件焊點可靠性試驗方法》

 

三、測試設備配置

1、Alpha W260推拉力測試機 

1、設備特點

a、高精度：全量程采用自主研發的高精度數據采集係統，確保測試數據的準確性。

b、多功能性：支持多種測試模式，如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

c、操作便捷：配備專用軟件，操作簡單，支持多種數據輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網絡係統。

2、應用場景：

焊球剪切/拉力測試

金線拉力測試 

芯片粘結強度測試 

材料界麵結合力測試

 

四、測試流程

步驟一、樣品製備

選取經過完整組裝工藝的QFN測試板

使用X-ray檢測確認無顯著焊接缺陷

標記待測器件位置

步驟二、測試參數設置 

步驟三、測試執行

使用定製測試夾具固定PCB

測試頭對準器件邊緣中心位置

按設定參數進行推力測試

實時記錄力-位移曲線

步驟四、數據分析

峰值力：反映焊點最大承載能力

斷裂能量：積分計算力-位移曲線下麵積

失效模式：通過顯微鏡分析斷裂麵特征

步驟五、推力測試關鍵結果分析

典型測試數據

步驟六、結果解讀與驗收標準

1、強度指標

合格標準：峰值力≥30N（針對7×7mm QFN）

優良水平：峰值力≥45N

失效模式分析

理想失效：焊料內部斷裂

工藝缺陷：IMC層分離或PCB焊盤剝離

材料問題：脆性斷裂（力-位移曲線呈現突然跌落）

2、工藝相關性

峰值力低於25N通常表明存在焊接缺陷

位移量過小可能預示焊點脆性增加

多樣品數據離散度大反映工藝一致性差

步驟七、工藝優化與推力測試驗證

基於測試結果的工藝改進

1、焊膏印刷優化

鋼網厚度從0.15mm減至0.12mm

散熱焊盤采用陣列開孔設計

改進後平均峰值力提升22%

2、回流曲線調整

峰值溫度從245℃降至235℃

液相線以上時間延長至60s

IMC層厚度控製在2-4μm範圍

3、材料選擇

采用SAC305替代SnPb焊膏

高活性免清洗助焊劑

改進後斷裂能量提高35%

步驟八、驗證測試方案

1、對比測試設計

新舊工藝各30個樣品

相同測試參數條件

雙盲法測試減少人為偏差

2、統計分析方法 

3、典型改進效果

平均峰值力：39.2N→47.8N（+22%）

標準差：6.4N→3.2N（離散度降低50%）

失效模式：IMC分離→90%焊料斷裂

 

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