ESS研究SMT焊點(diǎn)的可靠性(中)

1、介紹

環(huán)境應(yīng)力篩選的基本思想是選擇若干典型環(huán)境因素，施加適當(dāng)?shù)沫h(huán)境應(yīng)力于電路板組件或整機(jī)，將其所有的潛在工藝缺陷可能地激發(fā)出來(lái)，加以剔除，修正或更換。并要求在試驗(yàn)中不損壞產(chǎn)品中原來(lái)完好的部分或影響使用壽命，以此獲得最大限度的可靠性。而SMT焊點(diǎn)可靠性是SMT能否被推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，特別是在航天和軍用等領(lǐng)域。目前，SMT的生產(chǎn)有多種工藝流程，其產(chǎn)品絕大部分是以引線元件與表面貼裝元器件同時(shí)組裝于電路基板的貼插混裝工藝，由于SMT焊點(diǎn)較通孔器件的焊點(diǎn)不同，其焊點(diǎn)較薄，要求有較高的焊接強(qiáng)度，另外在雙面混裝工藝流程中，基板和器件要經(jīng)過(guò)二次焊接（再流焊，波峰焊），這就對(duì)組裝工藝提出了更高要求。基板與器件能否承受這種考驗(yàn)，在當(dāng)前生產(chǎn)工藝的焊水平下，其焊點(diǎn)可靠性的環(huán)境應(yīng)力性到底如何？需要作些試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品焊點(diǎn)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，驗(yàn)證焊接的可靠性。 對(duì)于SMT混裝組件，我們主要采用的是可能遇到的溫度循環(huán)（包括高、低溫限和熱沖擊）及隨機(jī)振動(dòng)的環(huán)境應(yīng)力。溫度循環(huán)表現(xiàn)為變溫率大，持續(xù)時(shí)間短；隨機(jī)振動(dòng)則為高幅值，寬頻帶，短時(shí)間。通過(guò)摸底環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)，討論其焊點(diǎn)的可靠性。 2、 試驗(yàn)項(xiàng)目及設(shè)備 我們選擇如下條件做為環(huán)境應(yīng)力篩選條件。

2、1 溫度循環(huán)條件

（1）溫度范圍：-55～175°C；

（2）高、低溫停留時(shí)間：以冷透、熱透為原則。時(shí)間為30分鐘。

（3）循環(huán)次數(shù)：共10次循環(huán)。

（4）試件狀態(tài)：篩選試驗(yàn)在電路板上，不加電進(jìn)行。

（5）試驗(yàn)設(shè)備：高、低溫箱，型號(hào)：SD-302

2、2 振動(dòng)條件

（1）頻率：60HZ

（2）重力加速度：20g

（3）方向要求：x、y、z三個(gè)方向各作振動(dòng)

（4）振動(dòng)時(shí)間：三個(gè)方向各6小時(shí)

（5）試件狀態(tài)：篩選試驗(yàn)在混裝組件電路板上，不加電進(jìn)行。

（6）試驗(yàn)設(shè)備：機(jī)械振動(dòng)臺(tái)，型號(hào)：Y50501ZF

2、3 熱沖擊條件

（1）溫度范圍：0～100°C

（2）溫度變化速率：小于5°C/min

（3）停留時(shí)間：各30分

（4）循環(huán)次數(shù)：共10次循環(huán)

（5）試件狀態(tài)：篩選試驗(yàn)在電路板上，不加電進(jìn)行。

（6）試驗(yàn)設(shè)備：高、低溫箱和鼓風(fēng)干燥箱，型號(hào)：SD-302和2C-213

2、4 隨機(jī)振動(dòng)條件

（1）振動(dòng)量級(jí)的PSD值：0.2g²/Hz.

（2）頻率：10～2000Hz  　

（4）總能量：19.8Grms

（5）施振時(shí)間：x、y、z三個(gè)方向振動(dòng)，每個(gè)方向4min.

（6）連接形式和檢查：要求試件與振動(dòng)臺(tái)剛性連接，不加電進(jìn)行。

（7）試驗(yàn)設(shè)備：美國(guó)振動(dòng)臺(tái)，型號(hào)：612VH

2、5 機(jī)械沖擊條件

（1）重力加速度：100g。

（2）沖擊方向：x、y、z三個(gè)方向。

（3）沖擊時(shí)間：1～3ms.

（4）沖擊次數(shù)：各3次

（5）試件狀態(tài)：篩選試驗(yàn)在電路板上，不加電進(jìn)行。

（6）試驗(yàn)設(shè)備：型號(hào)：CS-50 3、試驗(yàn)樣品及其工藝流程 試件板號(hào) 1# 2# 3# 組件情況 外形尺寸 80X50mm 外形尺寸 200X50mm 外形尺寸 100X40mm SMD 元件面 19個(gè) SMD 元件面 88個(gè) SMD 元件面 無(wú) 底 面 73個(gè) 底 面 無(wú) 底 面 56個(gè) THT 元件面 14個(gè) THT 元件面 THT 元件面 74個(gè) 底 面 無(wú) 底 面 無(wú) 底 面 無(wú) 雙面板 多層板 雙面板 工藝流程 點(diǎn)膏→貼片→汽相焊→翻面→點(diǎn)膏→貼片→再流焊→插通孔器件→手工焊 點(diǎn)膏→貼片→再流焊→翻面→插通孔器件→波峰焊 點(diǎn)膠→貼片→固化→翻面→插通孔器件→波峰焊

4、試驗(yàn)分析程序

4、1 外觀檢查 好的，可靠的焊接是用電氣和機(jī)械兩方面來(lái)衡量的。在組裝后的壽命期中，都不能損壞。不論是通元件還SMD的焊接，也不管是波峰焊工藝還是再流焊工藝，焊接質(zhì)量的規(guī)范基本上和通孔元件焊接質(zhì)量要求一樣，檢查員可用三條基本規(guī)范來(lái)裁判，他們是：（1）好的焊錫侵潤(rùn)表面；（2）實(shí)心和平滑的焊接表面；（3）正確的焊錫量。

4、2 加電調(diào)試 印制板組裝完后的質(zhì)量，最終是以加電是否正常來(lái)衡量。根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，當(dāng)裝配完成后，進(jìn)行單板調(diào)試。合格后再作環(huán)境試驗(yàn)，每作一次項(xiàng)目，均需要經(jīng)過(guò)加電調(diào)試，檢驗(yàn)電參數(shù)是否合格。