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无铅制程试验条件

无铅产品之可靠度测试是产品设计与制造必需面对的严苛挑战，各种材料之制程条件、可靠度、焊接性都不同，对制造者实在很难在短时间将良率和信赖度做好。
在无铅制程焊点可靠性测试中，比较重要的是针对焊点与连接元器件热膨胀系数不同进行的温度相关疲劳测试。包括等温机械疲劳测试，热疲劳测试及耐腐蚀测试等。其中根据测试结果等温机械疲劳测试可以确认相同温度下不同无铅材料的抗机械应力能力不同，同时还表明不同无铅材料显示出不同的失效机理，失效形态各有不一。热疲劳测试是用于考察由于热应力所引起的低循环疲劳对焊点连接可靠性的影响。
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 ■锡铅焊点可靠性测试方法:
    01  对电子组装品进行热负荷试验（温度冲击或温度循环试验）；
      02  按照疲劳寿命试验条件进行对电子器件结合部进行机械应力测试； 
在无铅制程焊点可靠性测试中，比较重要的是针对焊点与连接元器件热膨胀系数不同进行的温度相关疲劳测试。
包括等温机械疲劳测试，热疲劳测试及耐腐蚀测试等。
其中根据测试结果等温机械疲劳测试可以确认相同温度下不同无铅材料的抗机械应力能力不同，
同时还表明不同无铅材料显示出不同的失效机理，失效形态各有不一。
热疲劳测试是用于考察由于热应力所引起的低循环疲劳对焊点连接可靠性的影响。               ▲TOP
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 ■目前常用的可靠度试验设备(接合可靠度评估)为：

  01 高温烤箱 02  热冲击试验[三箱气体式]&[两箱移动式液体]
 03  恒温恒湿机 04 低阻量测系统
 05  离子迁移量测系统 06  复合式试验机(温湿度+振动)
 07  蒸汽老化试验 08 金相切片试验
 09  振动测试 10  IC零件脚的拉力试验
 11  弯曲测试 12  电阻电容的推力试验
 13  落下测试                                                                         ▲TOP

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■无铅制程接合可靠度(信赖性)评估的试验规范：

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

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 ■无铅制程接合可靠度的试验条件：

  1 冷热冲击试验:
1-40℃(30min)←→125℃(30min)，500,1000,2000cycle[*常使用的条件]
2-55℃(30min)←→105℃(30min)，1800cycle
3-25℃(30min)←→100℃(30min)，1000cycle，试验完必须无故障
4-40℃(30min)←→80℃(30min)，1000cycle
5-35℃(15min)←→105℃(30min)，cycle数依据零件评估目的订定
 a.每100cycle判断龟裂发生率
 b.每500cycle剥离强度
 -35℃(15min)←→105℃(30min)，cycle数依据零件评估目的订定▲TOP
 
   
  2 烤箱: 
 

1125℃：1000h,2000h(PCB)
2150℃，100h,168h 
 

在高温放置对于强度之影响均倾强度渐渐降低之方向。
这是因焊材本身的物理特性，因温度的变化所造成之强度低下部分和界面化合物形成状态及界面反应之焊材本身的变化要因。
 

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  3 复合式试验: 
 
1125℃、50～60Hz、9.8m/s^2(1G)▲TOP
 
   
  4 蒸汽老化试验: 
 
1100℃/100%R.H.，8h(相当于高温高湿下6个月)，16h(相当于高温高湿下一年)▲TOP
 
   
  5 JEDEC条件: 
       吸湿1：
 
1STEP1：125℃ 24h
2STEP2：30℃/60%R.H. 192h
3STEP3：60℃/60%R.H. 40h
4STEP4：执行2cycle▲TOP
 
   
       吸湿2： 
 
 
1TEP1：125℃ 24h
2STEP2：30℃/80%R.H. 24h
3STEP3：执行2cycle▲TOP
 
   
  6 拉张力测试(同批、不同颗零件、不同脚): 
 
1试验前(温度循环前)
2温度循环第250次时
3温度循环第500次时
4试验后(温度循环结束)▲TOP
 
   
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 试验完毕检查项目： 
 外观检查、导体电阻量测(连续量摄)[低阻量测]、45度接合强度测试、接合处断
面SEM检查		 
   
 ■当完成无铅组装板，须执行以下几项测试，以确保产品可靠度： 
 
a振动试验(VibrationTest)
b热冲击(或者是热循环)测试(ThermalShockTest)
c金相切片试验(CrossSectionTest)
dIC零件脚的拉力试验(PullTest)
e电阻电容的推力试验(ShearTest)
f摔落试验(手机产品)▲TOP
 
       以上试验，d与e项，在成品完成后与经过b项试验后都建议执行!另外金相切片的部分，需执行BGA零件，IC零件，Chip零件，PTH零件，除以上零件之外若产品上有重要零件也须一并进行，主要目的为观察零件与PCB基板间的焊接状态与IMC层的状态。
 		 
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  ■无铅制程量产后PCB的可靠度试验： 
 
1冷热冲击：-25℃(30min)←→80℃(30min)，1000cycle
2高温：80℃ 1000h
3高温高湿：80℃/90%R.H. 1000h▲TOP
 
   
  ■无铅制程锡须试验条件(晶须试验)： 
     冷热冲击试验(Thermal Cycling，TC)： 
 
 
1-55℃←→85℃，每循环20分钟
285℃←→-40℃或-55℃
3-40℃(7min)←→85℃(7min)，1500 cycles
4-35±5℃(7分钟)←→125±5℃(7分钟)，循环数500±4次
5达到规定温度开始记数▲TOP
 
   
      高温高湿试验(high temperature/humidity condition test)： 
 

 
160℃/90 ±5﹪RH.
260℃/93%RH. (+2/-3﹪)
360℃/95 ±5﹪RH.，2000 Hrs
485℃/85%R.H. 500±4小时▲TOP
 
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 ■IC的无铅制程试验条件：
 
温度循环测试(TCT) JEDEC JESD22－A104
1.-40℃(-10℃,+0℃)←→125℃(-0℃,+10℃)，1个cycle为1小时，斜率时间为
  20min(8℃/1min)，驻留10min，试验1000小时，100小时检查一次
2.150℃←→-60℃，驻留15min，1000cycle(500cycle检查一次)
温度冲击(TST)试验1：150℃←→-60℃，驻留5min，1000cycle(500cycle检查一次)
高温储存试验1：JEDEC JESD22－A103－B
高温储存试验2：150℃/1000h，温度波动控制在±5℃，500小时检查一次
PCT试验1：JEDEC JESD22－A102－C
PCT试验2：121℃/100%R.H./2atm，试验时间：1000h(500小时检查一次
HAST试验JEDEC JESD22－A110－B/118
温湿度试验(THT)
试验条件：85℃/85%R.H.，试验时间：1000h(500小时检查一次)▲TOP
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■裸晶测试(Bare dietest)：
 
185℃/85%R.H.，168h
2温度循环测试(TCT)：
-40℃←→125℃，1个cycle为1小时，斜率时间为(11℃/1min)，驻留15min，试验100、300、500、1000、2000cycle
3温度冲击(TST)：[液体式]
-55℃←→125℃，1个cycle为30min，试验100、300、500、1000、2000 cycle
4高温储存：
150℃/2000h，温度波动控制在±5℃，24、96、168、300、500、1000、2000小时检查一次		▲TOP
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■无铅制程的可靠度试验：
       冷热冲击试验：
       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*低运转温度←→*高运转温度▲TOP
       高温高湿储存试验：
     EIAJ(JEITA)ET-7401

     
    
    
    

高温：85、100、125、150℃

高温高湿：40℃/90%R.H.、60℃/90%R.H.、85℃/850%R.H.，驻留1000h

强度确认试验：60℃/93%R.H.，驻留1000h，光学显微镜检查

离子迁移测试：85℃/85%R.H.，驻留1000h，连续绝缘电阻量测

  

焊点可靠度测试-Temp cycling[等温斜率RAMP]：
100℃ [10min]←→0℃[10min]，Ramp：10℃/min，6500cycle
40℃[5min]←→125℃[5min]，Ramp：10min(16.5℃/min)，200cycle检查一次，2000cycle进行拉力试验
-40℃(15min)←→125℃(15min)，Ramp：15min(11℃/min)，2000cycle

无铅PCB温度循环可靠性：
-40℃[10min]←→125℃[10min]，Ramp：30 ℃/min，1000cycle

无铅BGA试验：
-55℃[30min]←→125℃[30min]，1000cycle

IT产品无铅可靠性试验：
系统：-40℃[15min]←→65℃[30min]，Ramp：20 ℃/min，50cycle
板子&连接器：-40℃[10min]←→80℃[15min]，Ramp：20 ℃/min，50cycle
主板：0℃[10min]←→100℃[15min]，Ramp：20℃/min，50cycle

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