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随着表面组装技术(Surface Mount Technology, SMT)的工艺不断发展,尤其是随着微电子封装器件密度的越来越高,细间距器件正成为主流产品。虽然封装技术和封装形式的不断更新,但是在实际生产中,QFP(Quad Flat Package)器件的使用仍然极其普遍。在SMT技术中,焊点最主要的功能是实现芯片与外电路之间、元器件之间的电气连接与机械连接,所以焊点的可靠性尤为重要,因此一直是国内外研究的热点之一。本文研究了QFP器件引线数、钎料成分、焊接工艺对QFP元器件焊点抗拉强度的影响。研究结果表明:QFP器件引线数的增加以及钎料的无铅化显著提高了焊点的抗拉强度;激光再流焊比红外再流焊焊点的抗拉强度提高了25%左右。采用有限元方法进行了数值模拟计算分析。模拟计算结果表明,焊点根部、焊趾部位以及引线和焊点交界处为应变集中区域,该三处均可能成为焊点发生破坏的区域。由于焊点根部的应力值为最大,所以焊点根部是最容易发生破坏的区域。比较不同引线数和不同钎料的QFP器件焊点发现,QFP100焊点的应力小于QFP48焊点,采用Sn3.0Ag0.5Cu钎料钎焊的焊点应力小于Sn63Pb37钎料,因此QFP器件的高密度化及焊点的无铅化不会降低元器件的焊点可靠性,相反还可提高焊点的可靠性。实际热循环试验结果表明,无论是Sn63Pb37钎料焊点还是Sn3.0Ag0.5Cu钎料焊点,其拉伸力均随着热循环次数的增加而减小。虽然Sn3.0Ag0.5Cu钎料焊点在每一周次下下降的速率与Sn63Pb37钎料焊点基本一致,但其强度都比相应的Sn63Pb37钎料焊点高。经过热循环后,焊点处有两处出现裂纹,一处是钎料与引线的接触点,另一处是钎料与Cu焊盘的接触点,这与数值模拟的结果相一致,即在经过1500次热循环后,裂纹已经完全扩展,焊点完全失效。试验发现,在热循环过程中,Sn63Pb37钎料和Sn3.0Ag0.5Cu钎料的IMC层厚度均不断地增加,但Sn3.0Ag0.5Cu钎料增加速度明显小于Sn63Pb37钎料,因此,Sn3.0Ag0.5Cu钎料在高温下具有更好的组织稳定性。此外,热循环后的IMC层出现了新的Cu3Sn薄层,Cu3Sn层相对于Cu6Sn5层的厚度非常小,但比Cu6Sn5层具有更高的脆性。激光再流焊和红外再流焊的拉伸力的结果表明,两者拉伸力均随着热循环次数的增加而减小,而激光再流焊焊点在每一周次下的强度都比红外再流焊焊点高。通过研究不同的引线数、钎料成分和钎焊工艺的QFP器件对焊点可靠性的影响,发现虽然焊点的拉伸力均随着热循环次数的增加而减小,但是QFP100焊点的拉伸力值比QFP48焊点的高,Sn3.0Ag0.5Cu钎料焊点在每一周次下的拉伸力值均比Sn63Pb37钎料焊点高,激光再流焊焊点在每一周次下的拉伸力值均比红外再流焊焊点高。模拟计算结果与试验结果吻合度良好,因此,本文研究结果对QFP器件的高密度化及焊点的无铅化提供了技术支持。