熱疲勞試驗(yàn)方法（一）：溫度循環(huán)

       由于焊點(diǎn)通常需要面對(duì)溫度變化的環(huán)境條件,比如日夜與季節(jié)導(dǎo)致的溫度變化,使用與非使用狀態(tài)的溫度變化,位置改變導(dǎo)致的溫度變化等,以及焊點(diǎn)的不同材料結(jié)合的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),這些溫度變化都會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)材料的周期性蠕變,周期性的蠕變則最終會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞失效,因此,要基于焊點(diǎn)的主要失效機(jī)理,首先選擇溫度循環(huán)試驗(yàn)來考核焊點(diǎn)的可靠性。這種通過加大應(yīng)力來進(jìn)行的加速試驗(yàn)的前提是,試驗(yàn)全過程不能改變焊點(diǎn)的失效機(jī)理。因此,在選擇試驗(yàn)方案或條件的時(shí)候,必須考慮應(yīng)力及其水平的設(shè)置。按照IPC9701A的標(biāo)準(zhǔn)給出的條件，溫度循環(huán)的幅度分為五個(gè)等級(jí)，即TC1 ~TC5，低溫區(qū)最低溫度0～-55℃，高溫區(qū)+100~ 125℃,優(yōu)選的條件是溫度循環(huán)在0 ～100℃,并且分別在最低和最高溫度點(diǎn)處保持10min,升溫或降溫速率小于等于20℃/min,以保持加速狀態(tài)的蠟變與實(shí)際情況一致。具體情況詳見下表。

                                                                                                     溫度循環(huán)試驗(yàn)要求與推薦的條件

      為了確保加速應(yīng)力條件下的焊點(diǎn)的失效機(jī)理與實(shí)際使用中的情況保持一致，標(biāo)準(zhǔn)IPC9701A推薦溫度循環(huán)的溫度范圍最好選擇TC1，即0 ~ 100℃。這時(shí)候,高溫階段仍然處于典型的PCB的玻璃化溫度之下,又不至于改變焊點(diǎn)的損傷機(jī)理。當(dāng)然,在我們能夠確認(rèn)焊點(diǎn)損傷的失效機(jī)理不變的情況下,其他的大范圍的TC也是可以選擇的,并且可以縮短試驗(yàn)的時(shí)間。在試驗(yàn)時(shí)間的選擇上，最好試驗(yàn)到板面63.2%的焊點(diǎn)失效為止,因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候正好對(duì)應(yīng)的是這批焊點(diǎn)的特征壽命,并且可以很好地繪出精度較高的威布爾分布圖,求得相關(guān)的特征參數(shù)。如果試驗(yàn)到50%的焊點(diǎn)失效，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間恰好是這批焊點(diǎn)的平均壽命,這樣也是可以接受的。當(dāng)然,如果焊點(diǎn)的可靠性很好，要試驗(yàn)到使50%或63.2%的焊點(diǎn)失效可能需要很長的時(shí)間。這個(gè)時(shí)候也可以選擇試驗(yàn)適當(dāng)?shù)难h(huán)周期數(shù)，進(jìn)行指定周期的定時(shí)截尾試驗(yàn)。這是相對(duì)于點(diǎn)的可靠性水平，可以選擇NTC-A的200次循環(huán)，也可以選擇TC-E的6000次循環(huán)。對(duì)于大多數(shù)的循環(huán)溫度范圍而言。一般選擇NTC-C水平的1000次來進(jìn)行試驗(yàn)。溫速率要控制在20℃ /min以內(nèi),1h完成一個(gè)循環(huán)。同時(shí),該標(biāo)準(zhǔn)建議，為了便于監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)的失效狀況,在相同工藝的前提下采用菊花鏈的測(cè)試結(jié)構(gòu)來代替實(shí)際的PCBA。這樣只要工藝與材料不B變，得到的可靠性就可以與實(shí)際的PCBA的基本一致。

值得注意的是,IPC9701A是2006年版的,該版本引用的溫度循環(huán)的條件來自于JEDEC的標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A104的B版本,而現(xiàn)在最新JESD22-A104的版本已經(jīng)到了2009年的D版本了?，F(xiàn)在簡(jiǎn)單地介紹一下該標(biāo)準(zhǔn)的最新情況:溫度循環(huán)的條件已經(jīng)修改為11種,分別為（單位為℃）A(-55~85）B(-55~125)、C(-65~150）、G(-40~125)、H（-55~150 ）、I（-40~115)、J（0 ~100）、K（0～125 )、L（-55- 110）、M（-40~150)、N（-40～85）。最低溫度允許的誤差為（+0，- 10);最高的溫度允許誤差為（+10/15，-0）。另外，也將最低或最高溫時(shí)的停留時(shí)間改成1min、5min、10min和15min共四種模式。而每個(gè)循環(huán)的時(shí)間長度從小于1h到3h不等,但是對(duì)于互連焊點(diǎn),則推薦每個(gè)循環(huán)至少時(shí)長30min。

具體的試驗(yàn)方法可參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

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