CN204128944U - 一种评价pcb焊盘粘结强度的拉拔测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种评价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、加热器、样品座，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；所述的加热器设置在夹具上；所述的样品座设置在基座的底面上，与夹头相对应。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。

Description

一种评价PCB焊盘粘结强度的拉拔测试装置

技术领域

 本实用新型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装置。

背景技术

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, Boyi Wu, Investigation on PCB Pad Strength, IEEE, ICEPT-HDP 2010, pp1226-1229]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。

实用新型内容

本实用新型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装置，这种装置成本低廉、操作简便、实用性和通用性较高。

实现本实用新型目的的技术方案是：

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。

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。

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。

附图说明

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。

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

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

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。

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1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1装夹在测试装置的夹头8上，测试拔针1带预置焊球2的一端垂直向下，使测试拔针1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1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1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1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。

具体地，步骤1）中，测试拔针1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1；预置焊球2的材料为有铅焊料或无铅焊料。

步骤2）中，选用一个45行×45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。

在步骤5）加热测试拔针1之前，在测试拔针1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。

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1的往上润湿力。

Claims (1)

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。