無(wú)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(wú)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(wú)鉛材料的抗機(jī)械應(yīng)力能力不同，同時(shí)還表明不同無(wú)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(wú)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(wú)鉛材料的抗機(jī)械應(yīng)力能力不同,，
同時(shí)還表明不同無(wú)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(wú)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(wú)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合物形成狀態(tài)及界面反應(yīng)之焊材本身的變化要因,。
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| | | | | | | | 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 |
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| | | | | | | | 吸濕2： | | | | | | | 1 | TEP1：125℃ 24h | | 2 | STEP2：30℃/80%R.H. 24h | | 3 | STEP3：執(zhí)行2cycle | ▲TOP |
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| | | | | | | | 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 |
| | | | | | | | -------------------------------------------------------------------------------- | | | | 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(wú)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(guò)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(wú)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(wú)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 |
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| | | | | | | | 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 |
| | | | ------------------------------------------------------------------------------ | | ■IC的無(wú)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 |
| | ------------------------------------------------------------------------------ | | ■裸晶測(cè)試(Bare die test)： | | | | 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,、2000 cycle | | 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 |
| | ------------------------------------------------------------------------------ | | ■無(wú)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(wú)鉛PCB溫度循環(huán)可靠性：
-40℃[10min]←→125℃[10min]，Ramp：30 ℃/min,，1000cycle
無(wú)鉛BGA試驗(yàn)：
-55℃[30min]←→125℃[30min],，1000cycle
IT產(chǎn)品無(wú)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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