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[摘 要]本文利用数值模拟的方式，对QFP焊点有关的力学性能影响规律认真的讨论了一下，使用高密度的引线，以及无铅钎料引起焊点效应是非常小的。同时根据研究结果分析，增加引线数和钎料的无铅化能够增强焊点的抗拉强度，还有激光的再流焊与红外再流焊相比，抗拉强度提升了25%左右。另外，锡铅钎料中的QFP断口表面晶体是比较粗大的，而无铅钎料中的晶粒是比较细的，如果对红外再流焊进行加热的化，在焊点的断口会出现大小不一的韧窝，其中出现断裂的方式有的是韧性断裂，有的是脆性断裂；如果是利用激光进行加热，那么在焊点的断口会出现较为均匀的韧窝形状，断裂方式很一致都是属于韧性断裂。在进行的实际焊接试验和理论模拟情况下的结果是一致的。
[关键词]QFP器件；力学性能；有限元；显微组织
中图分类号：TG407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0058-02
随着SMT表面组装技术的不断改进，同时电子封装的严谨性也是越来越高，如此以来细间距器件也成为了比较流行的产品。虽然封装形式和技术不断的进行更新，但是在日常生活人们用的QEP是比较多的。所以，本文将根据数值模拟的方式对QFP器件进行焊接试验分析，提供一些关于QFP焊点的可靠性研究。
一、试验方法
（一）材料
（1）试验要用的钎剂：是美国公司Alpha Metal中一种免清洗的钎剂Rosin Free800.
（2）印刷电路板：它是一种具有镀层Ni/Au的基板FR-4.
（3）准备多个48、100引线数中的一种QFP器件。
（4）焊膏：主要有Sn96.5Ag-3.0Cu0.5、Sn63Pb37
（二）设备
（1）STR-1000型号的微焊点检测仪
（2）电子扫描显微镜型号是Quanta
（3）激光软钎焊是一种半导体系统型号是LY-FCDl-WS90.
（4）红外再流的焊机型号是HT-990
（三）方法
首先就是利用半導体激光软钎焊系统、红外再流的焊机、Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料、Sn63Pb37钎料等，然后对QFP1000和QFP48进行钎焊试验，其中对焊接的组件方式可以观察表1；在进行钎焊之后，在利用强度的微焊点检测仪对QFP焊点进行力学性能检测，然后在通过电子扫描显微镜对QFP焊点处的端口组织进行认真的分析。
二、实验结果
对于Sn63Pb37钎料的QFP器件在进行再流焊时要选择的温度应该是210，而关于Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料在进行再流焊时温度的选择影视250。其中进行激光再流焊的速度都是400mm。还有关于Sn63Pb37钎料的QFP器件进行激光输出是选择的电流是8.0A，而Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料使用的电流是8.6A。可以从表2中看出QFP器件的焊点抗拉强度值。
三、实验分析
（一）QFP焊点受影响的可靠性规律
在进行QFP焊点的抗拉强度试验测试时，主要对几个方面的因素进行分析的，它包括：不同的钎料、不同的引脚数、不同的焊接工艺等。其中计算出的QFP焊点抗拉强度是通过抗拉强度公式进行计算的，为了提供更加详细且清楚的了解试验数据，这里将各种数据做成了柱状图仅供参考。如图1所示。
根据图1a进行分析，分别在钎料成分、再流焊因素都相同的情况下，而具有不同引线数的QFP存在很明显的焊点抗拉强度不同的现象。根据上图可以看到，在含铅钎料、无铅钎料中，100引线数的QFP具有的抗拉强度比48引线数的强度要高很多。根據分析，可以总结出一些原因：将两种QFP进行比较，具有100引线的QFP，它的焊盘和引脚都是面积比较小的，也就是或是焊接之间的缝隙很小（100引脚的宽是0.2mm，48引脚的宽是0.22mm），所以抗拉强度较高的是QFP100.
根据图1b进行分析，在引线数相同、焊接工艺也是相同的情况下，Sn96.5Ag-3.0Cu0.5的QFP器件无铅焊点与Sn63Pb37焊点进行相比较，前者的抗拉强度要高。另外，根据表2进行分析，在相同的QFP器件的Sn96.5Ag-3.0Cu0.5无铅焊点中，抗拉强度的分值波动是非常小的，但是在Sn63Pb37焊点中的出现的抗拉强度值波动是非常大的。
根据图1c进行分析，将QFP器件在激光再流焊与红外再流焊两种情况下进行抗拉强度的分析，它是在引线数量相同的情况下，分别对Sn96.5Ag-3.0Cu0.5和Sn63Pb37两种材料的QFP测验，得出的结果是使用激光的软钎焊的焊点抗拉强度比使用红外再流焊的抗拉强度要高很多。还有钎料的焊点抗拉强度有很显著的提高，它的提幅是25%左右。主要的原因是由于进行激光照射，因为QFP的引脚经过激光的照射能够使钎料完全湿润，那么缝隙的组织将会更加的细密，所以元器件、基板和钎料之间的端头表现的相互作用是非常大的，进而提高了抗拉强度。
（二）QFP的微焊点形貌
根据图2和图3进行分析，可以看到在激光软钎焊和红外再流焊两种形式的加热情况下，焊点断口所表现的显微组织。对SEM图片进行分析：通过红外再流焊这种加热方式，焊点断口出现了大小不同的晶粒，造成了大小不同的韧窝，而且分布比较弥散，而激光再流焊的韧窝是比较浅的。还有就是红外在流焊在断口出现的晶粒是比较大的，是非常影响力学的性能形成的，同时还出现人性断裂以及脆性断裂，一旦出现断裂就很少具有塑性的变形了。而在激光加热的情况下的断口韧窝是比较均匀的，韧窝的形成大多都是微孔长大造成的，而且微孔容易出现杂物，同时韧窝是微孔聚合断裂的主要原因。而经过激光在流焊进行钎料的加热，出现的焊点组织是比较均匀，同时晶粒还是非常小的，它的断裂主要是韧性的断裂，此时的抗拉强度也有所增高，充分满足细晶强化理论。
结论
根据抗拉强度的试验分析，可以得出增加引线的数值能够提高QFP，而且无铅焊点比锡铅焊点的抗拉强度药膏；进行激光再焊流能够提高25%的抗拉强度，而红外再流焊是不能实现的。在进行红外再流焊时，Sn63Pb37钎料的QFP表面会出现凹坑；而使用无铅钎料的QFP则会出现细小的晶粒，同时也提高了焊点抗拉强度。
参考文献
[1] 盛重，薛松柏，张亮，等.QFP器件微焊点可靠性分析[J].焊接学报，2009，30（10）：61-64.
[2] 盛重，薛松柏，张亮，等.QFP器件微焊点热疲劳行为分析[J].焊接学报，2009，30（12）：65-68.
作者简介
陈祥，1988年6月，男，汉，安徽合肥2007-2009年毕业于合肥职工大学机电一体化专业，大专，现供职于中国电子科技集团公司第38研究所助理工程师，研究方向，SMT技术研究。
[关键词]QFP器件；力学性能；有限元；显微组织
中图分类号：TG407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0058-02
随着SMT表面组装技术的不断改进，同时电子封装的严谨性也是越来越高，如此以来细间距器件也成为了比较流行的产品。虽然封装形式和技术不断的进行更新，但是在日常生活人们用的QEP是比较多的。所以，本文将根据数值模拟的方式对QFP器件进行焊接试验分析，提供一些关于QFP焊点的可靠性研究。
一、试验方法
（一）材料
（1）试验要用的钎剂：是美国公司Alpha Metal中一种免清洗的钎剂Rosin Free800.
（2）印刷电路板：它是一种具有镀层Ni/Au的基板FR-4.
（3）准备多个48、100引线数中的一种QFP器件。
（4）焊膏：主要有Sn96.5Ag-3.0Cu0.5、Sn63Pb37
（二）设备
（1）STR-1000型号的微焊点检测仪
（2）电子扫描显微镜型号是Quanta
（3）激光软钎焊是一种半导体系统型号是LY-FCDl-WS90.
（4）红外再流的焊机型号是HT-990
（三）方法
首先就是利用半導体激光软钎焊系统、红外再流的焊机、Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料、Sn63Pb37钎料等，然后对QFP1000和QFP48进行钎焊试验，其中对焊接的组件方式可以观察表1；在进行钎焊之后，在利用强度的微焊点检测仪对QFP焊点进行力学性能检测，然后在通过电子扫描显微镜对QFP焊点处的端口组织进行认真的分析。
二、实验结果
对于Sn63Pb37钎料的QFP器件在进行再流焊时要选择的温度应该是210，而关于Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料在进行再流焊时温度的选择影视250。其中进行激光再流焊的速度都是400mm。还有关于Sn63Pb37钎料的QFP器件进行激光输出是选择的电流是8.0A，而Sn96.5Ag-3.0Cu0.5钎料使用的电流是8.6A。可以从表2中看出QFP器件的焊点抗拉强度值。
三、实验分析
（一）QFP焊点受影响的可靠性规律
在进行QFP焊点的抗拉强度试验测试时，主要对几个方面的因素进行分析的，它包括：不同的钎料、不同的引脚数、不同的焊接工艺等。其中计算出的QFP焊点抗拉强度是通过抗拉强度公式进行计算的，为了提供更加详细且清楚的了解试验数据，这里将各种数据做成了柱状图仅供参考。如图1所示。
根据图1a进行分析，分别在钎料成分、再流焊因素都相同的情况下，而具有不同引线数的QFP存在很明显的焊点抗拉强度不同的现象。根据上图可以看到，在含铅钎料、无铅钎料中，100引线数的QFP具有的抗拉强度比48引线数的强度要高很多。根據分析，可以总结出一些原因：将两种QFP进行比较，具有100引线的QFP，它的焊盘和引脚都是面积比较小的，也就是或是焊接之间的缝隙很小（100引脚的宽是0.2mm，48引脚的宽是0.22mm），所以抗拉强度较高的是QFP100.
根据图1b进行分析，在引线数相同、焊接工艺也是相同的情况下，Sn96.5Ag-3.0Cu0.5的QFP器件无铅焊点与Sn63Pb37焊点进行相比较，前者的抗拉强度要高。另外，根据表2进行分析，在相同的QFP器件的Sn96.5Ag-3.0Cu0.5无铅焊点中，抗拉强度的分值波动是非常小的，但是在Sn63Pb37焊点中的出现的抗拉强度值波动是非常大的。
根据图1c进行分析，将QFP器件在激光再流焊与红外再流焊两种情况下进行抗拉强度的分析，它是在引线数量相同的情况下，分别对Sn96.5Ag-3.0Cu0.5和Sn63Pb37两种材料的QFP测验，得出的结果是使用激光的软钎焊的焊点抗拉强度比使用红外再流焊的抗拉强度要高很多。还有钎料的焊点抗拉强度有很显著的提高，它的提幅是25%左右。主要的原因是由于进行激光照射，因为QFP的引脚经过激光的照射能够使钎料完全湿润，那么缝隙的组织将会更加的细密，所以元器件、基板和钎料之间的端头表现的相互作用是非常大的，进而提高了抗拉强度。
（二）QFP的微焊点形貌
根据图2和图3进行分析，可以看到在激光软钎焊和红外再流焊两种形式的加热情况下，焊点断口所表现的显微组织。对SEM图片进行分析：通过红外再流焊这种加热方式，焊点断口出现了大小不同的晶粒，造成了大小不同的韧窝，而且分布比较弥散，而激光再流焊的韧窝是比较浅的。还有就是红外在流焊在断口出现的晶粒是比较大的，是非常影响力学的性能形成的，同时还出现人性断裂以及脆性断裂，一旦出现断裂就很少具有塑性的变形了。而在激光加热的情况下的断口韧窝是比较均匀的，韧窝的形成大多都是微孔长大造成的，而且微孔容易出现杂物，同时韧窝是微孔聚合断裂的主要原因。而经过激光在流焊进行钎料的加热，出现的焊点组织是比较均匀，同时晶粒还是非常小的，它的断裂主要是韧性的断裂，此时的抗拉强度也有所增高，充分满足细晶强化理论。
结论
根据抗拉强度的试验分析，可以得出增加引线的数值能够提高QFP，而且无铅焊点比锡铅焊点的抗拉强度药膏；进行激光再焊流能够提高25%的抗拉强度，而红外再流焊是不能实现的。在进行红外再流焊时，Sn63Pb37钎料的QFP表面会出现凹坑；而使用无铅钎料的QFP则会出现细小的晶粒，同时也提高了焊点抗拉强度。
参考文献
[1] 盛重，薛松柏，张亮，等.QFP器件微焊点可靠性分析[J].焊接学报，2009，30（10）：61-64.
[2] 盛重，薛松柏，张亮，等.QFP器件微焊点热疲劳行为分析[J].焊接学报，2009，30（12）：65-68.
作者简介
陈祥，1988年6月，男，汉，安徽合肥2007-2009年毕业于合肥职工大学机电一体化专业，大专，现供职于中国电子科技集团公司第38研究所助理工程师，研究方向，SMT技术研究。