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(lài)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(lài)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[*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 |
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| | 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 |
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| | 4 蒸汽老化試驗(yàn): | |
| | | 1 | 100℃/99%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 |
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| | 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 |
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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 | |
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| | ■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 |
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| | 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)。
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| | ■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 |
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| | ■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(kāi)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℃/99%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 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 |
| | ------------------------------------------------------------------------------ | | ■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℃(*少低7min)←→125℃(*少低7min) | | b | -40℃(*少低7min)←→125℃(*少低7min) | | c | -30℃(*少低7min)←→80℃(*少低7min) | | d | *低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度←→*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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