在世界的每一个角落，当手机或PDA跌在地上，机主都会感到万分恐惧，当得知手机或电子手帐仍能正常操作，才能松一口气。

焊接的可靠性是一个非常复杂的议题，我们需要加倍留意许多不同的因素，需要合适的材料和测试方法。

市场需要增加系统复杂性的同时，又要减少产品设计周期，故而业者只能不断加速将独立的半导体昌片以更密集的集成方式放在系统级封装结构中。系统级封装内 (sip) 的相互联系可以由倒装芯片焊接或导线接合的方法来建立或者这两种方法的组合。复杂包装的持续演变迫使PWB底材去达到更高的互联密度目标。

       在便携式产品上，INEMI 委员会的装配小组预测在2011年前最大的互联点密度会达到每一平方厘米有700个之多，而最小的互联间距会减少到0.3 mm以下。当间距减少的时候，会导至每一个焊点的面积，体积和强度变得更小，并且容错度会更低。

影响焊接可靠的因素

整体焊接的可靠性是取决于服务环境和系统设计的组合。

 

服务环境将决定产品需忍耐的极限温度，电源接通或断开的频率和具体机械冲击(例如，掉下)或震动压迫的程度。

 

从系统设计的角度来看，一系列的因素都是重要的，,这包括组件和底材的物理特性，焊接位的分布位置，焊钖合金主体的机械性能，形成的金属间化合物的本质，和金属间化合物在焊接点或焊垫接口的结构。费用的局限增加另外的限制，导至在各因素间的取舍决定很难作出。

 

对组件和底材而言，最关键的特性是它们的相对热膨胀系数和强度以及对弯曲的抵抗能力。当系统状态改变的同时，组件和底材的温度也相对地改变(但是不总以同一速率改变)。在运行中的情况下，半导体芯片本身的温度会高于旁边底材的温度。

 

 

膨胀系数错配所引起的力量会由底材变曲的机制得以体现出来，从而加大了封装件中心的焊接位的压力(此情况尤其是会发生在装了坚硬CSP器件而含有机材料的薄底材上)。对于位于十分坚硬的底材上的大尺寸封装结构，离开封装结构中心最远的焊点会因为膨胀系数错配而承受最大的压力。

 

焊接的几何因素包括了焊垫大小，形状和焊垫与绿漆的相关位置。跟据一些文献的叙述，”蚀刻设限” 的焊垫比 “绿漆设限” 的焊垫较为可取，因为 “ 蚀刻设限” 的焊垫能够允许焊钖扩展到焊垫角位甚至包围整个焊垫的侧壁。
 

从焊料合金方面，拥有长期历史的钖铅共熔合金己经被许多既复杂又不太熟悉的无铅合金所取替。

 

对钖铅共熔合金系统因焊钖疲劳或蠕变所造成的焊接可靠性失效的机理，已有大量的模型被建立并记录在案。而向无铅焊钖的转移引发大量的工作去了解清楚因合金物理特性的改变和焊点晶体结构上的差异而造成的不同失效机理。根据这些基本信息，我们可以通过将测量材料特性和预测可靠性级别相联系的方法来建立合理的模型。但是由不良的表面沾钖能力或接口金属间化合物结构所造成的失败恐怕很难从这些途径来建立模型。

 

能否形成一个既强而又可靠的焊接是根据熔融焊料是否能快速而均匀地润湿经处理的焊接表面及能否与该表面相互作用而形成稳定的金属间化合物界面层。

 

 

图1 显示了如果焊接在铜的基材上时，除了会在焊料主体界面上形成一层Cu₆Sn₅，在铜与金属间化合物的接口之间，也会有一层Cu₃Sn的存在。
     

             图一: 金属间化合物在铜与焊料界面上的形成示意图

在组装过程中所产生在焊料与焊垫接口上的金属间化合物的厚度，成分和结构，是与三个因素有密切的关系: 组件和PWB底材上的表面处理的本质(包括他们的洁净情况和状态)，焊料合金的选定和组装流程的条件 (包括所用的助焊剂，回流焊条件和回流次数) 。

位于一块线路板内的独立焊点， 因其在组件内位置的不同 (如面数组封装中的中间位与边缘位，或组件内位于开阔地带与邻近具有大的热质量的部件)，会在形成过程中经历不同的热量值与分布。

另外，最初的金属间化合物的结构和厚度，无论是在常温还是工作温度，都会因为扩散过程的缓慢进行而发生重大的改变。

虽然现今在表面处理方面有许多建立己久或革新的选择，又有很多方法可以提供到可靠性的相关资料，可是最当前的一项任务就是要掌握个别表面处理本身的不同能力和局限之处。

组件制造商，OEMs和学术研究者最有可能在测试板方面提供有关资料。这样的数据能够帮到我们清楚知道特定些材料在个别应用方面的能力。

可以理解的是，通常发表在期刊或者在讨论会上的研究报告只会集中在可靠性方面的工作。很不幸，这经常意味着表面处理上细节的描述也许是不够全面的，也许会令读者假设研究结论是适用于某一种特定类别内的所有表面处理方法，而实际上该研究结果只是适用某一特定表面处理方法。

由于焊接可靠性经常与表面处理某些细节特别有关，如作者在他们的研究报告上对于过程和材料特性加上比较完整的描述，将会使他们所提出的讯息变得更有价值。

对于测试板或最终产品的可靠性研究是十分昂贵和复杂的，并不适合于一般惯常的品质控制方面。

对于产品使用在PWBs ，引脚或SMT 组件上的表面处理供货商，通常都会为内部产品开发，特性确定和品质管理去采取工艺流程能力或回流焊程度的测试。

表面处理供货商所提供的资料都会附带特定产品和流程的详细描述。例如，化学镍镀层的成分信息及OSP涂层的厚度信息都会提供。

虽然这些测试相对易用是其优点，但弱点在于很难确定测试结果是否与一种特定失效模式有关系。