南通SMT贴片元器件焊点靠谱性试验与寿命预估

IPC-9701《表面贴装焊接连接的性能测试方法与鉴定要求》中制定了详细的测试方法来评估表面组装焊接连接的性能与靠谱性。

已经贴装到PCB上的表面组装元器件的靠谱性，取决于焊接连接的完整性及元器件与PCB之间的交互作用。

为了保障smt加工厂的表面组装件焊接连接达到在具体使用环境中的靠谱性预期值，即使采用了适当的靠谱性设计方法，通常也要确认其在一些具体应用中的靠谱性。因为焊料的蠕变与应力松弛特性与时间有关，所以在加速测试中疲劳破坏与疲劳寿命通常与实际情况有所不同。但通过适当的加速度因子，可从加速测试结果估算出产品的靠谱性。

1、靠谱性

产品（表面组装焊接连接）在规定的条件下和规定的时间内，焊点可接受的失效程度范围内，实现规定产品功能的能力。

2、蠕变

和时间相关的黏塑性形变。蠕变是外加应力和温度的函数。

3、应力松弛

间发生的从弹形应变产生的黏塑性变形导致焊料中应力减少的现象。

4、焊料蠕变疲劳模型

蠕变疲劳模型是一个基于经验数据模型，用来评估焊点在经历周期性的蠕变-疲劳条件下的寿命。靠谱性测试的结果，产品的靠谱性和加速系数可以用Engelmaier-Wild模型或其他已验证的适用模型来估算。

在Engelmaier-Wild焊点疲劳模型中，用变量疲劳性指数定义了曲线的特征斜率，该曲线把焊料的疲劳寿命与循环黏塑性应变能量联系起来。相比于无蠕变金属确定的Coffin-Manson方程中的不变指数，变量疲劳性延展性指数是通过经验确定的，并且是时间和温度的函数。

5、不均匀热膨胀

 在smt加工厂产品工作或靠谱性测试中，因温度变化而产生的不同材料之间的热膨胀和收缩差异，称之不均匀热膨胀。热膨胀或收缩的程度用材料的热膨胀系数（CTE）来衡量。公认的不均匀热膨胀形式有两种。

（1）“整体”热膨胀失配：smt加工厂的元器件和基板之间的热膨胀失配。

（2）“局部”热膨胀失配：smt加工厂的材料本身和其要焊接的材料之间的热膨胀失配。

    1.  加速靠谱性测试

加速测试是通过加速所关注的使用条件下的某种失效机理面导致产品在比实际使用寿命 短的时间内发生失效。虽然加速测试结果来自较短的循环周期成 恶劣的载荷条件，但需要避免其他无关的失效机理。产品的服务寿命可以通过适合的加速因子来评估。

2.  温度循环(也称热循环)

组件暴露在周期性的温度变化过程中，温度变化率足够慢以避免热冲击(通常< 20ºC/min。)

温度循环的最高温度应比PCB板材的玻璃化温度(T)值低25C。

需要注意的是，当温度循环的温度在-20ºC以下或110ºC以上，或同时包含上述两种情况时，对锡铅焊接连接可能产生不止一种损伤机理。这些机理倾向于彼此相互加速促进，从而导致早期失效。

3.  热冲击

当组件暴露在温度快速变化的条件(在零1组件内引起温度梯度、翘曲以及应力)时会发生热冲击。热冲击的温度变化率通常大于20C:/min。

4.  功率循环

对于经常被接通/断开电源的电子元器件而言，功率循环测试可能比温度循环测试 能够准确地模拟现场使用条件。