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技術(shù)文章

無鉛制程的試驗(yàn)條件

點(diǎn)擊次數(shù):1289 發(fā)布時(shí)間:2011-8-4

無鉛產(chǎn)品之可靠度測(cè)試是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造必需面對(duì)的嚴(yán)苛挑戰(zhàn),各種材料之制程條件、可靠度、焊接性都不同,對(duì)制造者實(shí)在很難在短時(shí)間將良率和信賴度做好。
在無鉛制程焊點(diǎn)可靠性測(cè)試中,比較重要的是針對(duì)焊點(diǎn)與連接元器件熱膨脹系數(shù)不同進(jìn)行的溫度相關(guān)疲勞測(cè)試。包括等溫機(jī)械疲勞測(cè)試,熱疲勞測(cè)試及耐腐蝕測(cè)試等。其中根據(jù)測(cè)試結(jié)果等溫機(jī)械疲勞測(cè)試可以確認(rèn)相同溫度下不同無鉛材料的抗機(jī)械應(yīng)力能力不同,同時(shí)還表明不同無鉛材料顯示出不同的失效機(jī)理,失效形態(tài)各有不一。熱疲勞測(cè)試是用于考察由于熱應(yīng)力所引起的低循環(huán)疲勞對(duì)焊點(diǎn)連接可靠性的影響。
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 ■錫鉛焊點(diǎn)可靠性測(cè)試方法:
   
 01  對(duì)電子組裝品進(jìn)行熱負(fù)荷試驗(yàn)(溫度沖擊或溫度循環(huán)試驗(yàn));
    
 02  按照疲勞壽命試驗(yàn)條件進(jìn)行對(duì)電子器件結(jié)合部進(jìn)行機(jī)械應(yīng)力測(cè)試;
 
在無鉛制程焊點(diǎn)可靠性測(cè)試中,比較重要的是針對(duì)焊點(diǎn)與連接元器件熱膨脹系數(shù)不同進(jìn)行的溫度相關(guān)疲勞測(cè)試。
包括等溫機(jī)械疲勞測(cè)試,熱疲勞測(cè)試及耐腐蝕測(cè)試等。
其中根據(jù)測(cè)試結(jié)果等溫機(jī)械疲勞測(cè)試可以確認(rèn)相同溫度下不同無鉛材料的抗機(jī)械應(yīng)力能力不同,
同時(shí)還表明不同無鉛材料顯示出不同的失效機(jī)理,失效形態(tài)各有不一。
熱疲勞測(cè)試是用于考察由于熱應(yīng)力所引起的低循環(huán)疲勞對(duì)焊點(diǎn)連接可靠性的影響。
           
    TOP
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 ■目前常用的可靠度試驗(yàn)設(shè)備(接合可靠度評(píng)估)為:

   01 高溫烤箱  02  熱沖擊試驗(yàn)[三箱氣體式]&[兩箱移動(dòng)式液體]
   03  恒溫恒濕機(jī)  04 低阻量測(cè)系統(tǒng)
   05  離子遷移量測(cè)系統(tǒng)  06  復(fù)合式試驗(yàn)機(jī)(溫濕度+振動(dòng))
   07  蒸汽老化試驗(yàn)  08 金相切片試驗(yàn)
   09  振動(dòng)測(cè)試  10  IC零件腳的拉力試驗(yàn)
   11  彎曲測(cè)試  12  電阻電容的推力試驗(yàn)
   13  落下測(cè)試                                                                          TOP

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無鉛制程接合可靠度(信賴性)評(píng)估的試驗(yàn)規(guī)范:

   01 EIAJ(JEITA)ET-7407
   02 EIAJ(JEITA)ET-7401
   03 IPC-SM-785
   04 IPC-9701
   05 IPC-TM650 

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 ■無鉛制程接合可靠度的試驗(yàn)條件:

   1 冷熱沖擊試驗(yàn):
1 -40℃(30min)←→125℃(30min),500,1000,2000cycle[zui常使用的條件]
2 -55℃(30min)←→105℃(30min),1800cycle
3 -25℃(30min)←→100℃(30min),1000cycle,試驗(yàn)完必須*
4 -40℃(30min)←→80℃(30min),1000cycle
5 -35℃(15min)←→105℃(30min),cycle數(shù)依據(jù)零件評(píng)估目的訂定
  a.每100cycle判斷龜裂發(fā)生率
  b.每500cycle剝離強(qiáng)度
  -35℃(15min)←→105℃(30min),cycle數(shù)依據(jù)零件評(píng)估目的訂定 TOP
 
     
   2 烤箱:  
 
1 125℃:1000h,2000h(PCB)
2 150℃,100h,168h  
 

在高溫放置對(duì)于強(qiáng)度之影響均傾強(qiáng)度漸漸降低之方向。
這是因焊材本身的物理特性,因溫度的變化所造成之強(qiáng)度低下部分和界面化物形成狀態(tài)及界面反應(yīng)之焊材本身的變化要因。
 

TOP
 
     
   3 復(fù)合式試驗(yàn):  
 
1 125℃、50~60Hz、9.8m/s^2(1G) TOP
 
     
   4 蒸汽老化試驗(yàn):  
 
1 100℃/100%R.H.,8h(相當(dāng)于高溫高濕下6個(gè)月),16h(相當(dāng)于高溫高濕下一年) TOP
 
     
   5 JEDEC條件:  
        吸濕1
 
1 STEP1:125℃ 24h
2 STEP2:30℃/60%R.H. 192h
3 STEP3:60℃/60%R.H. 40h
4 STEP4:執(zhí)行2cycle TOP
 
     
        吸濕2  
 
 
1 TEP1:125℃ 24h
2 STEP2:30℃/80%R.H. 24h
3 STEP3:執(zhí)行2cycle TOP
 
     
   6 拉張力測(cè)試(同批、不同顆零件、不同腳):  
 
1 試驗(yàn)前(溫度循環(huán)前)
2 溫度循環(huán)第250次時(shí)
3 溫度循環(huán)第500次時(shí)
4 試驗(yàn)后(溫度循環(huán)結(jié)束) TOP
 
     
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  試驗(yàn)完畢檢查項(xiàng)目:  
  外觀檢查、導(dǎo)體電阻量測(cè)(連續(xù)量攝)[低阻量測(cè)]、45度接合強(qiáng)度測(cè)試、接合處斷
面SEM檢查
 
     
  當(dāng)完成無鉛組裝板,須執(zhí)行以下幾項(xiàng)測(cè)試,以確保產(chǎn)品可靠度:  
 
a 振動(dòng)試驗(yàn)(VibrationTest)
b 熱沖擊(或者是熱循環(huán))測(cè)試(ThermalShockTest)
c 金相切片試驗(yàn)(CrossSectionTest)
d IC零件腳的拉力試驗(yàn)(PullTest)
e 電阻電容的推力試驗(yàn)(ShearTest)
f 摔落試驗(yàn)(手機(jī)產(chǎn)品) TOP
 
        以上試驗(yàn),d與e項(xiàng),在成品完成后與經(jīng)過b項(xiàng)試驗(yàn)后都建議執(zhí)行!另外金相切片的部分,需執(zhí)行BGA零件,IC零件,Chip零件,PTH零件,除以上零件之外若產(chǎn)品上有重要零件也須一并進(jìn)行,主要目的為觀察零件與PCB基板間的焊接狀態(tài)與IMC層的狀態(tài)。
 
 
  --------------------------------------------------------------------------------  
     
   ■無鉛制程量產(chǎn)后PCB的可靠度試驗(yàn):  
 
1 冷熱沖擊:-25℃(30min)←→80℃(30min),1000cycle
2 高溫:80℃ 1000h
3 高溫高濕:80℃/90%R.H. 1000h TOP
 
     
   ■無鉛制程錫須試驗(yàn)條件(晶須試驗(yàn)  
      冷熱沖擊試驗(yàn)(Thermal Cycling,TC):  
 
 
1 -55℃←→85℃,每循環(huán)20分鐘
2 85℃←→-40℃或-55℃
3 -40℃(7min)←→85℃(7min),1500 cycles
4 -35±5℃(7分鐘)←→125±5℃(7分鐘),循環(huán)數(shù)500±4次
5 達(dá)到規(guī)定溫度開始記數(shù) TOP
 
     
       高溫高濕試驗(yàn)(high temperature/humidity condition test):  
 
 
1 60℃/90 ±5﹪RH.
2 60℃/93%RH. (+2/-3﹪)
3 60℃/95 ±5﹪RH.,2000 Hrs
4 85℃/85%R.H. 500±4小時(shí) TOP
 
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 ■IC的無鉛制程試驗(yàn)條件:
 
溫度循環(huán)測(cè)試(TCT) JEDEC JESD22-A104
1.-40℃(-10℃,+0℃)←→125℃(-0℃,+10℃),1個(gè)cycle為1小時(shí),斜率時(shí)間為
  20min(8℃/1min),駐留10min,試驗(yàn)1000小時(shí),100小時(shí)檢查一次
2.150℃←→-60℃,駐留15min,1000cycle(500cycle檢查一次)
溫度沖擊(TST)試驗(yàn)1:150℃←→-60℃,駐留5min,1000cycle(500cycle檢查一次)
高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)1:JEDEC JESD22-A103-B
高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)2:150℃/1000h,溫度波動(dòng)控制在±5℃,500小時(shí)檢查一次
PCT試驗(yàn)1:JEDEC JESD22-A102-C
PCT試驗(yàn)2:121℃/100%R.H./2atm,試驗(yàn)時(shí)間:1000h(500小時(shí)檢查一次
HAST試驗(yàn)JEDEC JESD22-A110-B/118
溫濕度試驗(yàn)(THT)
試驗(yàn)條件:85℃/85%R.H.,試驗(yàn)時(shí)間:1000h(500小時(shí)檢查一次) TOP
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裸晶測(cè)試(Bare dietest):
 
1 85℃/85%R.H.,168h
2 溫度循環(huán)測(cè)試(TCT):
-40℃←→125℃,1個(gè)cycle為1小時(shí),斜率時(shí)間為(11℃/1min),駐留15min,試驗(yàn)100、300、500、1000、2000cycle
3 溫度沖擊(TST):[液體式]
-55℃←→125℃,1個(gè)cycle為30min,試驗(yàn)100、300、500、1000、2000 cycle
4 高溫儲(chǔ)存:
150℃/2000h,溫度波動(dòng)控制在±5℃,24、96、168、300、500、1000、2000小時(shí)檢查一次
TOP
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無鉛制程的可靠度試驗(yàn):
       冷熱沖擊試驗(yàn):
       EIAJ(JEITA)ET-74073.3
 
a -25℃(zui少低7min)←→125℃(zui少低7min)
b -40℃(zui少低7min)←→125℃(zui少低7min)
c -30℃(zui少低7min)←→80℃(zui少低7min)
d zui低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度←→zui高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度 TOP
       高溫高濕儲(chǔ)存試驗(yàn):
     EIAJ(JEITA)ET-7401

     
    
    
    

高溫:85、100、125、150℃

高溫高濕:40℃/90%R.H.、60℃/90%R.H.、85℃/850%R.H.,駐留1000h

強(qiáng)度確認(rèn)試驗(yàn):60℃/93%R.H.,駐留1000h,光學(xué)顯微鏡檢查

離子遷移測(cè)試:85℃/85%R.H.,駐留1000h,連續(xù)絕緣電阻量測(cè)

   

焊點(diǎn)可靠度測(cè)試-Temp cycling[等溫斜率RAMP]:
100℃ [10min]←→0℃[10min],Ramp:10℃/min,6500cycle
40℃[5min]←→125℃[5min],Ramp:10min(16.5℃/min),200cycle檢查一次,2000cycle進(jìn)行拉力試驗(yàn)
-40℃(15min)←→125℃(15min),Ramp:15min(11℃/min),2000cycle

無鉛PCB溫度循環(huán)可靠性:
-40℃[10min]←→125℃[10min],Ramp:30 ℃/min,1000cycle

無鉛BGA試驗(yàn):
-55℃[30min]←→125℃[30min],1000cycle

IT產(chǎn)品無鉛可靠性試驗(yàn):
系統(tǒng):-40℃[15min]←→65℃[30min],Ramp:20 ℃/min,50cycle
板子&連接器:-40℃[10min]←→80℃[15min],Ramp:20 ℃/min,50cycle
主板:0℃[10min]←→100℃[15min],Ramp:20℃/min,50cycle

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