01焊点失效机理分类

随着电子产品组装密度越来越高，承担机械与电气连接功能的焊点尺寸越来越小，而任意一个焊点的失效就有可能造成器件甚至系统的整体失效。

因此，焊点的可靠性是电子产品可靠性的关键之一。在实际中，焊点的失效通常由各种复杂因素相互作用引发，不同的使用环境有不同的失效机理，焊点的主要失效机理包括热致失效、机械失效、电化学失效等。

02焊点热致失效机理

热致失效主要是指由热循环和热冲击引起的失效，高温导致的失效同样包括在内。由于表面贴装元件、PCB 和焊料之间的热膨胀系数（CTE:Coefficient of thermal expension）不匹配，如1所示，当环境温度发生变化(如环境温度的周期性起伏)或元件本身功率发热(电源的周期性通断)时,由于元器件与基板的热膨胀系数CTE不一致，焊点内就会产生热应力,应力的周期性变化导致焊点的热疲劳失效。

焊点热疲劳失效的主要机理是蠕变，当温度超过熔点温度（以K为单位）的一半时，焊点蠕变就成为重要的变形机理。对于锡铅焊点而言，即使在室温时已超过熔点温度的一半，因此在热循环过程中蠕变成为主要的热变形疲劳失效机理。

图2所示为因CTE不匹配造成的焊点热疲劳开裂，上图为片式元件的焊点疲劳开裂，下图为翼型引脚焊点的疲劳开裂。

图1 热循环中无引脚焊点和有引脚焊点的变形情况

图2 焊点热疲劳开裂现象

相对于热循环而言，热冲击造成的失效是由较大的温升速率或冷却速率给组件带来的较大附加应力而产生。

在热循环时，可以认为组件各部分的温度基本一致；而在热冲击条件下，由于比热、质量、结构和加热方式等各种因素的影响，组件各部分温度不相同，从而产生附加的热应力。

热冲击会引发许多可靠性问题，如过载中的焊点疲劳、涂覆层的裂纹导致腐蚀失效或组件故障。热冲击还有可能导致在缓慢的热循环过程中没有出现的失效形式。