ESS研究SMT焊點的可靠性(中)

1、介紹

環境應力篩選的基本思想是選擇若干典型環境因素，施加適當的環境應力于電路板組件或整機，將其所有的潛在工藝缺陷可能地激發出來，加以剔除，修正或更換。并要求在試驗中不損壞產品中原來完好的部分或影響使用壽命，以此獲得限度的可靠性。而SMT焊點可靠性是SMT能否被推廣應用的關鍵，特別是在航天和等領域。目前，SMT的生產有多種工藝流程，其產品絕大部分是以引線元件與表面貼裝元器件同時組裝于電路基板的貼插混裝工藝，由于SMT焊點較通孔器件的焊點不同，其焊點較薄，要求有較高的焊接強度，另外在雙面混裝工藝流程中，基板和器件要經過二次焊接（再流焊，波峰焊），這就對組裝工藝提出了更高要求。基板與器件能否承受這種考驗，在當前生產工藝的焊水平下，其焊點可靠性的環境應力性到底如何？需要作些試驗，對產品焊點進行分析、評價，驗證焊接的可靠性。 對于SMT混裝組件，我們主要采用的是可能遇到的溫度循環（包括高、低溫限和熱沖擊）及隨機振動的環境應力。溫度循環表現為變溫率大，持續時間短；隨機振動則為高幅值，寬頻帶，短時間。通過摸底環境應力篩選試驗，討論其焊點的可靠性。 2、 試驗項目及設備 我們選擇如下條件做為環境應力篩選條件。

2、1 溫度循環條件

（1）溫度范圍：-55～175°C；

（2）高、低溫停留時間：以冷透、熱透為原則。時間為30分鐘。

（3）循環次數：共10次循環。

（4）試件狀態：篩選試驗在電路板上，不加電進行。

（5）試驗設備：高、低溫箱，型號：SD-302

2、2 振動條件

（1）頻率：60HZ

（2）重力加速度：20g

（3）方向要求：x、y、z三個方向各作振動

（4）振動時間：三個方向各6小時

（5）試件狀態：篩選試驗在混裝組件電路板上，不加電進行。

（6）試驗設備：機械振動臺，型號：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）停留時間：各30分

（4）循環次數：共10次循環

（5）試件狀態：篩選試驗在電路板上，不加電進行。

（6）試驗設備：高、低溫箱和鼓風干燥箱，型號：SD-302和2C-213

2、4 隨機振動條件

（1）振動量級的PSD值：0.2g²/Hz.

（2）頻率：10～2000Hz  　

（4）總能量：19.8Grms

（5）施振時間：x、y、z三個方向振動，每個方向4min.

（6）連接形式和檢查：要求試件與振動臺剛性連接，不加電進行。

（7）試驗設備：美國振動臺，型號：612VH

2、5 機械沖擊條件

（1）重力加速度：100g。

（2）沖擊方向：x、y、z三個方向。

（3）沖擊時間：1～3ms.

（4）沖擊次數：各3次

（5）試件狀態：篩選試驗在電路板上，不加電進行。

（6）試驗設備：型號：CS-50 3、試驗樣品及其工藝流程 試件板號 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 SMD 元件面 88個 SMD 元件面 無 底 面 73個 底 面 無 底 面 56個 THT 元件面 14個 THT 元件面 THT 元件面 74個 底 面 無 底 面 無 底 面 面板 多層板 雙面板 工藝流程 點膏→貼片→汽相焊→翻面→點膏→貼片→再流焊→插通孔器件→手工焊 點膏→貼片→再流焊→翻面→插通孔器件→波峰焊 點膠→貼片→固化→翻面→插通孔器件→波峰焊

4、試驗分析程序

4、1 外觀檢查 好的，可靠的焊接是用電氣和機械兩方面來衡量的。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，焊接質量的規范基本上和通孔元件焊接質量要求一樣，檢查員可用三條基本規范來裁判，他們是：（1）好的焊錫侵潤表面；（2）實心和平滑的焊接表面；（3）正確的焊錫量。

4、2 加電調試 印制板組裝完后的質量，最終是以加電是否正常來衡量。根據總體設計要求，當裝配完成后，進行單板調試。合格后再作環境試驗，每作一次項目，均需要經過加電調試，檢驗電參數是否合格。