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VMR专题-板级温度循环瞬断试验

作者:江志宏

说明:

温度循环试验是目前无铅焊材、SMD零件可靠性与寿命试验最普遍使用方法之一,评估SMD表面黏着零件及銲点,在可控制温度变率的冷热温度循环疲劳效应下,让焊点材料产生塑性变形与机械疲劳的情形,用以了解焊点及SMD潜在性危害及故障因素,零件与銲点之间菊花链图串连起来,测试过程透过高速瞬断量测系统,侦测线路、零件、銲点之间的导通与断路,满足了对电气连接可靠性测试的需求,用以评断焊点、锡球及零件是否失效,此试验并非真正模拟实际情况,其目的在施加严苛应力并加速老化因子于待测物上,以确认产品设计或製造是否正确,进而评估元件焊点的热疲劳寿命,电气高速瞬断连接的可靠性测试,成为了保证电子系统正常运转和避免不成熟系统故障引起电气连接失灵的关键一环,在加速温度变化与震动测试下观察到短时间内所发生的电阻变化。

目的:

1.确保设计、製造和组装的产品满足预定的要求
2.透过热膨胀差引起銲点蠕动应力鬆弛、SMD断裂失效
3.温度循环的最高测试温度应该低于PCB材料的Tg温度25℃,避免代测品遭受不只一种的的破坏机制
4.温变率在20℃/min为温度循环,温变率超过20℃/min则为温度冲击
5.銲点动态量测间隔不超过1min
6.失效判定高温低温驻留时间需量测5笔读值

要求:

1.代测品温度总时间在额定最高温度和最低温度的范围内,驻留时间的长短对于加速试验很重要,因为在加速试验过程中驻留时间不够,会让蠕变过程不完整
2.驻留时间的温度需高于Tmax温度、低于Tmin温度

可参考规范列表:

IPC-9701、IPC650-2.6.26、IPC-SM-785、IPCD-279、J-STD-001、J-STD-002、J-STD-003、JESD22-A104、JESD22-B111、JESD22-B113、JESD22-B117、SJR-01,

焊锡强度温度循环条件整理表:

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案例:0←→100℃/驻留10min、Ramp:20/℃min 温度循环试验条件:

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温度循环试验的温变率定义曲线:

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温度循环试验的空气曲线与测试PCB表面温度曲线:

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案例:125℃←→-40℃/驻留10min、Ramp:20/℃min:

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导通电阻量测失效纪录:

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菊花链&导通孔测试电路图参考: PBGA菊花链

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BGA菊花链图:

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导通孔测试电路图:

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导通孔测试电路与失效示意图:

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车用PCB温度循环瞬断试验电路板:

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