焊點內(nèi)的BTS117疲勞是由循環(huán)塑性形變引起的，造成的原因則是電子元器件中斷續(xù)的電流而產(chǎn)生的溫度變化。這種疲勞的后果是會導致焊點的破裂和失效，或似斷非斷的接觸狀態(tài)造成電子產(chǎn)品可靠性減低。
    電子產(chǎn)品焊點的疲勞屬于低循環(huán)疲勞（通常循環(huán)時間長2～3h/周期），這種疲勞的數(shù)學模型可用Coffin-Manson芙系式來描述，即
        

式中，Ⅳ是循環(huán)次數(shù)，萬是塑性應變振幅，常數(shù)可以從抗張試驗的塑性應變中得出，口為冪指數(shù)，通常為0.3～0.5。在對數(shù)坐標上，應變和循環(huán)次數(shù)仍是一條直線。
    在25℃環(huán)境下，對63Sn37Pb焊料做抗剪試驗，并得到以下關(guān)系：
               

    ●若5=3%，而每分鐘循環(huán)15次，則Ⅳ=1900次；
    ●若萬仍為3%，而每分鐘循環(huán)5次，則N=16000次；
    ●若萬仍為3%，而每分鐘循環(huán)5次，但環(huán)境溫度為100℃，則N=3000次。
    這說明錫鉛焊料的疲勞壽命隨循環(huán)頻率增加以及環(huán)境溫度的升高而下降。這確實是電子產(chǎn)品中經(jīng)常出現(xiàn)的情況，即電子產(chǎn)品的焊點疲勞屬于低循環(huán)疲勞，而環(huán)境溫度卻會因焊點的電阻增大出現(xiàn)升溫。這些均會加劇焊點的疲勞。
    焊點的疲勞損壞除了與循環(huán)頻率有關(guān)以外，還與焊接質(zhì)量有密切關(guān)系。優(yōu)良的潤濕焊點比差的潤濕焊點耐疲勞。Cu6Sn5的IMC比CU3Sn的IMC耐疲勞。
    導致焊點疲勞損壞的微觀原因還在于焊料錫晶體具有正方晶格結(jié)構(gòu)，由于晶體的各向異性，造成沿晶體主軸的熱膨脹系數(shù)不相同，系數(shù)的最大值為30.5×10-6，而最小值為1.55×10-6，若AT=100 0C，則應變可達0.-15%，已高于彈性應變允許的范圍。此外，鉛晶體是面心立方晶格結(jié)構(gòu)，當溫度變化時，錫鉛的不同CTE也會加劇焊點的疲勞損壞。
    疲勞損壞的表現(xiàn)在于原先光滑的焊料表面變得很粗糙，并且在極限情況下會出現(xiàn)裂紋。焊點疲勞損壞對于SMT產(chǎn)品有指導意義，SMC/SMD焊點，形狀小，結(jié)構(gòu)多為剛性，直接受PCB熱變形的影響以及焊點工作時升溫的影響，其蠕變及疲勞損壞是不言而喻的，某種意義上遠遠超過通孔安裝元器件。
    7.2.9  高強度焊料合金
    對錫鉛焊點的可靠性研究一直受到人們的重視，特別是SMT向精細化方向過程中更加突出。國內(nèi)許多大學和研究所，如桂林工業(yè)大學、電子工程研究所均有人從事SMT焊點可靠性的研究，既有人從焊盤尺寸設計、工藝參數(shù)優(yōu)化等方面來提高焊點的可靠性，也有人從提高焊料合金的強度來達到上述目的。
    傳統(tǒng)的提高錫鉛焊料合金強度的方法是在錫鉛焊料中增加2%的銀，來提高焊點的抗剪強度；同樣增加1%N6%的銻，也會使錫鉛焊料的綜合機械性能，如抗剪、抗張、抗蠕性能增強。近年來有人采用微量的稀有金屬加入錫鉛焊料中來達到增強焊料合金機械性能的目的，其綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，如在Sn40Pb合金中加入微量的錸(Re)，可以使SnPb合金焊料的蠕變壽命提高一倍以上。這是因為Re的加入可以使SnPb合金的組織形態(tài)發(fā)生改變，即SnPb合金的共晶結(jié)構(gòu)由原來的片層狀結(jié)構(gòu)變化為短棒狀和棒狀的混合，且SnPb0.05Re焊料合金中，富錫相與富鉛相的分布也比Sn40Pb中分布的均勻，從而有效地改交了錫晶體的各向異性。焊料在受外力作用時，從微觀來看，其斷裂方式發(fā)生改變，即由沿晶斷裂方式為主轉(zhuǎn)變化穿晶方式為主�？梢娀旌舷⊥恋募尤胧广U料合金的斷裂方式發(fā)生改變，由沿晶斷裂方式為主轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚Х绞綖橹�，說明錸的加入改善焊料合金的塑性和蠕變，壽命得到提高。由于金屬錸的加入，使SnPb組織結(jié)構(gòu)上發(fā)生改變，對增強SnPb合金的抗蠕變性能是有積極意義的。