ESS研究SMT焊点的可靠性(中)

1、介绍

环境应力筛选的基本思想是选择若干典型环境因素，施加适当的环境应力于电路板组件或整机，将其所有的潜在工艺缺陷可能地激发出来，加以剔除，修正或更换。并要求在试验中不损坏产品中原来完好的部分或影响使用寿命，以此获得最大限度的可靠性。而SMT焊点可靠性是SMT能否被推广应用的关键，特别是在航天和军用等领域。目前，SMT的生产有多种工艺流程，其产品绝大部分是以引线元件与表面贴装元器件同时组装于电路基板的贴插混装工艺，由于SMT焊点较通孔器件的焊点不同，其焊点较薄，要求有较高的焊接强度，另外在双面混装工艺流程中，基板和器件要经过二次焊接（再流焊，波峰焊），这就对组装工艺提出了更高要求。基板与器件能否承受这种考验，在当前生产工艺的焊水平下，其焊点可靠性的环境应力性到底如何？需要作些试验，对产品焊点进行分析、评价，验证焊接的可靠性。 对于SMT混装组件，我们主要采用的是可能遇到的温度循环（包括高、低温限和热冲击）及随机振动的环境应力。温度循环表现为变温率大，持续时间短；随机振动则为高幅值，宽频带，短时间。通过摸底环境应力筛选试验，讨论其焊点的可靠性。 2、 试验项目及设备 我们选择如下条件做为环境应力筛选条件。

2、1 温度循环条件

（1）温度范围：-55～175°C；

（2）高、低温停留时间：以冷透、热透为原则。时间为30分钟。

（3）循环次数：共10次循环。

（4）试件状态：筛选试验在电路板上，不加电进行。

（5）试验设备：高、低温箱，型号：SD-302

2、2 振动条件

（1）频率：60HZ

（2）重力加速度：20g

（3）方向要求：x、y、z三个方向各作振动

（4）振动时间：三个方向各6小时

（5）试件状态：筛选试验在混装组件电路板上，不加电进行。

（6）试验设备：机械振动台，型号：Y50501ZF

2、3 热冲击条件

（1）温度范围：0～100°C

（2）温度变化速率：小于5°C/min

（3）停留时间：各30分

（4）循环次数：共10次循环

（5）试件状态：筛选试验在电路板上，不加电进行。

（6）试验设备：高、低温箱和鼓风干燥箱，型号：SD-302和2C-213

2、4 随机振动条件

（1）振动量级的PSD值：0.2g²/Hz.

（2）频率：10～2000Hz  　

（4）总能量：19.8Grms

（5）施振时间：x、y、z三个方向振动，每个方向4min.

（6）连接形式和检查：要求试件与振动台刚性连接，不加电进行。

（7）试验设备：美国振动台，型号：612VH

2、5 机械冲击条件

（1）重力加速度：100g。

（2）冲击方向：x、y、z三个方向。

（3）冲击时间：1～3ms.

（4）冲击次数：各3次

（5）试件状态：筛选试验在电路板上，不加电进行。

（6）试验设备：型号：CS-50 3、试验样品及其工艺流程 试件板号 1# 2# 3# 组件情况 外形尺寸 80X50mm 外形尺寸 200X50mm 外形尺寸 100X40mm SMD 元件面 19个 SMD 元件面 88个 SMD 元件面 无 底 面 73个 底 面 无 底 面 56个 THT 元件面 14个 THT 元件面 THT 元件面 74个 底 面 无 底 面 无 底 面 无 双面板 多层板 双面板 工艺流程 点膏→贴片→汽相焊→翻面→点膏→贴片→再流焊→插通孔器件→手工焊 点膏→贴片→再流焊→翻面→插通孔器件→波峰焊 点胶→贴片→固化→翻面→插通孔器件→波峰焊

4、试验分析程序

4、1 外观检查 好的，可靠的焊接是用电气和机械两方面来衡量的。在组装后的寿命期中，都不能损坏。不论是通元件还SMD的焊接，也不管是波峰焊工艺还是再流焊工艺，焊接质量的规范基本上和通孔元件焊接质量要求一样，检查员可用三条基本规范来裁判，他们是：（1）好的焊锡侵润表面；（2）实心和平滑的焊接表面；（3）正确的焊锡量。

4、2 加电调试 印制板组装完后的质量，最终是以加电是否正常来衡量。根据总体设计要求，当装配完成后，进行单板调试。合格后再作环境试验，每作一次项目，均需要经过加电调试，检验电参数是否合格。