焊接结构可靠性及失效分析

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可靠性分析--失效分析-PPT

失效分析的对象可以是一个完整的电子产品设备，一块单板也可以是一个元器件，但制定分析程序的基本原则是一致的。如下：
先方案后操作先安检后通电先弱点后强点先静态后动态先外部后内部先宏观后微观
先外设后主机先电源后负载先一般后特殊先公用后专用先简单后复杂先主要后次要先断电后换件先无损后破坏最后一定要对每一项工作做好认真的笔记，以提高失效分
• 失效分析
失效分析(Failure Analysis)的定义
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物理、化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况进行技术分析，以确定元器件的失效模式、失效机理和造成失效的原因。失效分析既要从本质上研究元器件自身的不可靠性因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和时间等因素对器件发生失效所产生的影响。失效分析在可靠性设计、材料选择、工艺制造和使用维护等方面都为有关人员提供各种科学依据。
提出预防措施及设计改进方法根据机理分析，提出消除产生失效的办法和建议反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和条
件、使用方法和条件、质量控制和管等方面
失效模式就是元器件失效的表现形式半导体器件：开路、短路、无功能、特性退化(劣化) 一般通过观察或电性能测试就能发现
确定失效机理，需要选用分析、试验和观测设备对失效样品进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实。
有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏性试验，观察是否产生相似的失效现象，通过反复验证。
以失效机理的理论为指导，对失效模式、失效原因进行理论推理，并结合材料性质、有关设计和工艺的理论及经验，提出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的内在原因或具体物理化学过

焊接失效分析报告

焊接失效分析报告1. 引言焊接是一种常用的连接金属的方法，但在实际应用中，焊接接头可能会发生失效。

焊接失效可能会导致结构强度降低、漏气、裂纹等问题，给工程项目带来严重的安全隐患。

本报告旨在对焊接失效进行分析，并提出相应的解决方案。

2. 焊接失效类型根据焊接接头失效的特征和原因，我们可以将焊接失效分为以下几种类型：2.1 强度失效强度失效是指焊接接头的强度无法达到设计要求，无法承受工作负荷而发生破坏。

强度失效可能由焊接过程中的缺陷、焊接材料的选择不当、焊接接头的设计错误等因素引起。

2.2 漏气失效漏气失效是指焊接接头在使用过程中发生气体泄漏。

漏气失效可能由焊接过程中的不完全熔合、气孔、裂纹等缺陷引起。

2.3 腐蚀失效腐蚀失效是指焊接接头由于与外界环境的接触而发生腐蚀，导致焊接接头的性能下降。

腐蚀失效可能由焊接材料的选择不当、焊接接头表面处理不当等原因引起。

3. 焊接失效分析方法为了准确分析焊接失效并找出根本原因，我们可以采用以下方法：3.1 目视检查首先，我们可以对焊接接头进行目视检查，寻找明显的焊接缺陷，如气孔、裂纹、未熔合等。

通过目视检查，可以初步判断焊接失效类型。

3.2 金相分析金相分析是一种常用的材料分析方法，可以通过制备金属样品，并利用显微镜观察组织结构、晶粒大小等信息，从而判断焊接接头是否存在组织缺陷。

3.3 断口分析断口分析是一种通过观察焊接接头破坏面形态来判断焊接失效原因的方法。

不同类型的焊接失效，其断口形态也有所不同。

通过断口分析，可以初步确定焊接失效的原因。

3.4 化学分析化学分析是一种通过对焊接接头进行成分分析来判断焊接失效原因的方法。

通过化学分析，可以检测焊接接头中的杂质含量，从而找出导致焊接失效的原因。

4. 焊接失效解决方案根据焊接失效分析结果，我们可以采取以下解决方案：4.1 强度失效解决方案对于强度失效，我们可以采取增加焊接接头的尺寸、增加焊接材料的强度等方式来提高焊接接头的强度。

第四章_焊点疲劳失效机理可靠性评价方法-修订版

热疲劳失效的三个因素
焊点疲劳失效的三个重要因素 ① 热膨胀系数不匹配 ② 温度差 ③ 周期性工作焊点疲劳失效过程：温度变化导致的热应力---焊点应变（蠕变应变）---焊点金属学变化和疲
劳损伤----焊点开裂失效
焊点应力--------焊点材料特性
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a) 热膨胀系数（CTE）不匹配
4.3.4 焊点的失效分析
染色试验金相切片分析当菊花链的电阻超过20％或者电阻超过300欧姆时，器件失效－－－如何能够准确定位到失效焊点－－－从哪里判断焊点疲劳失效的特征
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染色渗透试验
原理通过将样品置于染色液中，让染色液渗透到有裂纹或孔洞的地方。垂直剥离已经焊上的元器件，其引线脚与焊盘将从有裂纹或孔洞等薄弱界面分离，元器件分离后被染红的焊点界面将指示该处在强行剥离前存在缺陷，即焊点不良部位被检测到。
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常用的温度循环加速试验条件
温度范围设置 Tmax：100℃ Tmin：0℃
高低温停留时间
有铅：10min 无铅：10min～30min 温度变化速率 <20°C/min 推荐10°C/min～15°C/min
常用的温度循环加速试验条件
IPC-9701
TC1 TC2 0°C+100°C (Preferred Reference) -25°C +100°C
全局不匹配
器件和PCB不同的热膨胀系数所导致；由不同的热膨胀系数和温度产生；全局热不匹配的范围一般为：2-14ppm/℃ 全局热不匹配通常较大：CTE 差大和对角线距离等都较大全局不匹配将会导致周期性的应力应变，并导致焊点疲劳失效。

典型焊接失效模式及机理

扩散条件：相互距离（金属表面清洁，无氧化层和其它杂质，两块金属原子间才会发生引力）温度（在一定温度下金属分子才具有动能）。
1.1 焊接工艺原理
四种扩散形式：表面扩散；晶内扩散；晶界扩散；选择扩散
1.1 焊接工艺原理
③ 合金化冶金结合，形成金属间化合物IMC(Intermetallic Compound)。
典型焊接失效模式及机理
目录
1. 焊接原理及焊接工艺失效案例
1.1 焊接工艺原理 1.2 焊接工艺缺陷案例分析
3. 电化学迁移相关机理及失效案例
3.1 焊接过程中的化学反应 3.2 离子残留失效案例分析 3.3 电化学迁移失效机理
2. 焊点疲劳失效机理及评价方法
2.1 热疲劳失效 2.2 焊点疲劳寿命评价方法
1.2 典型焊接工艺失效案例分析
④ 机械过应力失效案例分析避免应力失效： ➢ 增加焊点的强度（改变焊接材料、增加焊接面积、改善焊点润湿情况、改善IMC） ➢ 减少器件和板之间的相对位移（减少振动、冲击条件下的应力） ➢ 在振动应力强的情况下，增加支撑（点胶固定） ➢ 器件长轴和应力方向平行 ➢ 器件避开应力发生位置
4. 元器件典型工艺失效案例分析
4.1 电子元器件可靠性概述 4.2 电子元器件可焊性不良失效案例分析 4.3 塑封器件潮湿敏感损伤失效案例分析 4.4 器件锡须失效机理及案例分析 4.5 器件ESD失效机理及案例分析
1. 焊接原理及焊接工艺失效案例
1.1 焊接工艺原理
1.2 焊接工艺缺陷案例分析 ➢ 典型焊接工艺缺陷分析 ➢ 枕头效应失效案例分析 ➢ 焊点过应力失效机理机案例分析 ➢ 无铅PCB坑裂失效案例分析
1.1 焊接工艺原理
润湿的不同状态
焊点的最佳润湿角 15~45°

焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结

焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结焊接结构疲劳失效是指在长时间的使用过程中，由于受到重复载荷的作用，焊接接头或部件出现疲劳裂纹，最终导致结构失效。

焊接结构疲劳失效的主要原因包括材料质量、焊缝设计不良、焊接工艺不合理等。

下面将就这些问题逐一进行分析，并提出相应的改善措施和办法。

首先，材料质量是影响焊接结构疲劳失效的一个重要因素。

若使用的材料强度较低，容易发生疲劳失效。

此外，若材料存在明显的内部缺陷、气孔、夹杂物等，也会直接影响材料的力学性能，导致焊接接头的强度和疲劳性能下降。

为了改善这一问题，应首先确保选用的材料质量可靠，在焊接前进行严格的材料检查，杜绝存在缺陷的材料使用。

其次，可以通过热处理等方式来提高材料的力学性能和疲劳强度。

其次，焊缝设计不良也是导致焊接结构疲劳失效的原因之一、一般来说，焊缝的形状和大小应根据受力情况进行合理的设计，以保证焊接接头的强度和疲劳寿命。

若焊缝设计不当，容易导致应力集中或者应力分布不均匀，使得焊接接头容易产生裂纹。

改善这一问题的措施包括：合理选择焊缝的形状和尺寸，尽量减少应力集中区的存在；采用多道焊接的方式，提高焊缝的强度和疲劳寿命；增加过渡部位的长度，减小应力集中的程度。

此外，焊接工艺不合理也是导致焊接结构疲劳失效的一个关键因素。

焊接工艺的合理性直接影响焊接接头的质量和疲劳强度。

若焊接参数选择不当，焊接过程中存在较大的热输入或者冷却速度过快等问题，容易导致焊接接头产生裂纹。

为了改善这一问题，应根据焊接接头的特点和使用条件，选择适当的焊接工艺参数。

同时，在焊接过程中，要严格执行焊接规程，保证焊接接头的质量和性能。

综上所述，改善焊接结构疲劳失效的措施和办法包括：选择优质的材料，确保材料的质量可靠；进行合理的焊缝设计，减少应力集中和应力分布不均匀的问题；合理选择焊接工艺参数，保证焊接接头的质量和疲劳强度。

此外，为了及时发现焊接结构的裂纹，可以采用无损检测技术进行定期检查，及时发现问题并采取相应的维修措施。

焊接结构的失效及断口分析

关键词：接结构；效；１分析焊失断５／
中图分类号：
文献标识码：Ａ
文章编号：０９３（０７Ｏ１９— ７５２０）５—０９Ｏ００８一３
焊接结构的失效可能造成重大或灾难性事故，
刻面” 组成的。因此，据这个宏观形貌很容易判别根
维普资讯
２００７年ｌ０月第２３卷第５期
皖西学院学报
ＪｕｎｌｆｅｔｈｉＵｉｅｓｙｏｒａｓＡｎｕｎｖｒｉｏＷｔ
Ｏｃ．，０７ｔ２０Ｖｏ．３ＮＯ．１２５１２脆性断裂断口的宏观和微观分析．
舌状花样是解理断裂的典型特征之一，的电子它
形貌特征为舌头状，舌状花样在钢铁材料中往往成组脆性断裂断口在宏观上有小刻面和放射状或人出现，断面上的“ 头 ” 凸起的，另一相匹配的在舌是在字花样两种形式。脆性断口穿晶结晶面为解理面，在
于韧性断裂，而且很少发现可见的塑性变形，断裂之相互汇合，沿着裂纹扩展方向观察，便可以见到河流前没有明显的征兆，而是突然发生。脆性断裂断口表花样。它是解理断口最突出的显微形貌特征。河流面发亮，呈颗粒状，于平直类型，在平面应变状态属是花样在裂纹扩展时倾向于合并，并指明了解理裂纹的下发生的。同时，脆性断裂是在低应力条件下发生局部扩展方向，其相反方向为裂纹源的位置。的，因而这种断裂往往带来恶性事故和巨大损失。

可靠性分析失效分析

确定失效模式
一般通过观察或电性能测试可以确定。
通过立体显微镜检查，观察失效样品的外观标志是否完整、是否存在机械损伤、是否有腐蚀痕迹等；
利用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效部位的形状、大小、位置、颜色，机械和物理结构、物理特性等，准确的描述失效特征模式。
通过电特性测试，判断其电参数是否与原始数据相符，分析失效现象可能与失效样品中的哪一部分有关；
电容器常见的失效模式和失效机理
电容器常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
明确分析对象失效分析首先要明确分析对象及失效发生的背景。
使用者：记录下失效元器件的失效现象、失效时的环境条件、在系统的位置和作用以及经历等。
分析者：了解失效发生时的状况，初步确定失效发生的阶段通过外观检查、电学检测以及显微镜光学观察确认失效现象。在条件许可的情况下，尽可能的复现失效进行复验，以明确分析对象是否确实失效，避免无效的工作。
提出预防措施及设计改进方法根 Nhomakorabea机理分析，提出消除产生失效的办法和建议反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和条
件、使用方法和条件、质量控制和管理等方面
判断失效原因
根据失效模式、材料性质、制造工艺理论和经验，
结合观察到的相应失效部位的形状、大小、位置、颜色以及化学组成、物理结构、物理特性等因素。

螺母凸焊失效分析报告

螺母凸焊失效分析报告开始写内容：本次螺母凸焊失效分析报告旨在分析螺母凸焊失效的原因，以及提出相应的解决方案。

以下将对失效案例进行详细描述，并进行分析。

失效案例描述：在某工程项目的装配过程中，发现一批已焊接螺母的零件出现了失效现象。

具体表现为，螺母与基板的凸焊处出现脱落和松动，导致装配中的结构不稳定。

这一失效现象严重影响了产品的使用寿命和性能。

失效分析：经过对失效零件的分析和试验，发现失效的主要原因是焊接工艺不当导致的焊点强度不足。

具体分析如下：1. 材料选择问题：初步分析表明，焊接螺母和基板所选用的材料并不匹配。

材料强度差异较大，导致焊点处的应力不均匀分布，易导致焊点脱落。

2. 焊接参数不合理：焊接过程中，焊接参数设置不合理，导致焊接温度过高或过低，影响焊点的强度和密封性。

此外，焊接时间过短也会导致焊点质量下降。

3. 焊接工艺不规范：焊接工艺操作不规范，如焊接机器的摆放不正确、焊接过程中的振动或冲击等，都可能导致焊点结构松动。

解决方案：为解决螺母凸焊失效问题，我们提出以下解决方案：1. 材料选择优化：重新评估螺母和基板的材料匹配性，选择相匹配的材料，以提高焊点的强度和耐久性。

2. 焊接参数优化：根据材料特性和焊接要求，调整焊接参数，确保适当的焊接温度、时间和压力，提高焊接质量。

3. 焊接工艺规范化：制定严格的焊接工艺规范，明确操作要求和流程。

同时，加强对焊接工艺的培训和监控，确保操作人员掌握正确的焊接技术。

结论：通过对螺母凸焊失效案例的分析，我们发现焊接工艺不当是导致螺母凸焊失效的主要原因。

为了提高产品的质量和性能，我们将采取上述解决方案，优化材料选择、焊接参数和焊接工艺，以确保焊点的强度和稳定性。

这将有助于预防类似失效事件的再次发生，提高产品的可靠性和安全性。

焊点可靠性研究

SMT焊点可靠性研究近几年，随着支配电子产品飞速发展的高新型微电子组装技术--表面组装技术（SMT）的飞速发展，SMT焊点可靠性问题成为普遍关注的焦点问题。

与通孔组装技术THT（Through Hole Technology）相比，SMT在焊点结构特征上存在着很大的差异。

THT焊点因为镀通孔内引线和导体铅焊后，填缝铅料为焊点提供了主要的机械强度和可靠性，镀通孔外缘的铅焊圆角形态不是影响焊点可靠性的主要因素，一般只需具有润湿良好的特征就可以被接受。

但在表面组装技术中，铅料的填缝尺寸相对较小，铅料的圆角（或称边堡）部分在焊点的电气和机械连接中起主要作用，焊点的可靠性与THT焊点相比要低得多，铅料圆角的凹凸形态将对焊点的可靠性产生重要影响。

另外，表面组装技术中大尺寸组件（如陶瓷芯片载体）与印制线路板的热膨胀系数相差较大，当温度升高时，这种热膨胀差必须全部由焊点来吸收。

如果温度超过铅料的使用温度范围，则在焊点处会产生很大的应力最终导致产品失效。

对于小尺寸组件，虽然因材料的CTE 失配而引起的焊点应力水平较低，但由于SnPb铅料在热循环条件下的粘性行为（蠕变和应力松弛）存在着蠕变损伤失效。

因此，焊点可靠性问题尤其是焊点的热循环失效问题是表面组装技术中丞待解决的重大课题。

80年代以来，随着电子产品集成水平的提高，各种形式、各种尺寸的电子封装器件不断推出，使得电子封装产品在设计、生产过程中，面临如何合理地选择焊盘图形、焊点铅料量以及如何保证焊点质量等问题。

同时，迅速变化的市场需求要求封装工艺的设计者们能快速对新产品的性能做出判断、对工艺参数的设置做出决策。

目前，在表面组装组件的封装和引线设计、焊盘图形设计、焊点铅料量的选择、焊点形态评定等方面尚未能形成合理统一的标准或规则，对工艺参数的选择、焊点性能的评价局限于通过大量的实验估测。

因此，迫切需要寻找一条方便有效的分析焊点可靠性的途径，有效地提高表面组装技术的设计、工艺水平。

BGA焊接失效分析报告完整版

分析报告样品名称：P C B A(手机主板)型号规格：C389检测类别：委托分析委托单位：××××通信有限公司中国赛宝实验室可靠性研究分析中心PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第2页共 14 页分析报告所送样品包括三片 PCBA （手机主板）、四片相应的空白 PCB 以及工艺过程中使用的CPU 器件和焊锡膏，PCBA （手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图1焊锡膏空白 PCBCPUFlashCPU 器件二分析过程2.1 外观检查图 1 样品的外观照片用立体显微镜对空白 PC B 和 BGA 器件进行外观检测，发现 BGA 器件的焊球大小均匀一致，共面性良好（见图 2 和图 3）；空白 PC B 焊盘表面存在一些坑洼点（见图 4 和图 5），除此之外未观察到明显的异常。

图 2 CPU 器件中 BGA 焊球的外观照片图 3 CPU 器件中 BGA 焊球的局部外观照片坑洼点图 4 PCB板中CPU焊盘的外观照片图 5 PCB板中Flash的外观照片2.2 X-RAY检测为了对焊点的内部状况进行检测，采用 X 射线系统对焊点质量进行无损检测，（X-Ray 的照片见图 6 至图9），由照片可观察得出 BGA 焊点大小均匀一致，除发现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等明显焊接缺陷。

图 6 CPU焊点的X－ray典型照片图7 Flash焊点的X－ray典型照片图8倾斜后观察到的CP U焊点的X－ray照片图9倾斜后观察到的Flas h焊点的X-r ay照片空洞空洞图10部分CPU焊点的放大照片图11部分Flash焊点的放大照片2.3金相切片分析在样品上截取失效的BGA器件，用环氧树脂镶嵌后打磨抛光，用金相显微镜观察BGA器件焊点的金相切片，焊点的金相照片见图12～图25。

航空航天焊接结构失效案例

航空航天焊接结构失效案例1. 简介航空航天焊接结构失效是指飞机或航天器等航空航天器件中的焊接部件在使用过程中出现了失效现象。

由于焊接结构在航空航天领域扮演着重要的角色，焊接失效不仅会导致设备损坏，还可能对运行的安全性产生重大影响。

2. 失效原因分析2.1 材料问题2.1.1 材料质量不合格有时焊接过程中所使用的焊条、焊丝或焊接板材可能存在质量问题。

例如，材料中可能存在气孔、夹杂物或裂纹等缺陷，这些缺陷会在焊接过程中导致焊接接头的不可靠性。

2.1.2 材料不匹配焊接过程中如果使用了不匹配的材料，也会导致焊接接头的不牢固。

例如，焊接时使用不同材质的金属进行焊接会引起不良的冷焊效果，使焊接接头的强度降低，进而导致焊接结构失效。

2.2 设计问题2.2.1 设计缺陷在焊接结构的设计中，可能存在一些缺陷。

例如，焊接接头的几何形状不合理，焊缝的尺寸不符合规范等。

这些设计缺陷可能导致焊接接头出现较大的应力集中，从而降低焊接结构的强度和韧性。

2.2.2 焊接工艺设计不当焊接工艺设计的不当也是焊接结构失效的一个原因。

例如，焊接接头的预热温度、焊接速度、焊接电流等参数设置不正确，都可能导致焊接接头的缺陷或强度不足。

2.3 制造问题2.3.1 焊接工艺控制不当焊接制造过程中，如果焊接工艺的控制不到位，也会导致焊接结构失效。

例如，焊接过程中没有控制好焊接温度和焊接时间，容易导致焊接接头的质量不稳定，引发焊接结构的失效。

2.3.2 质量控制不严格焊接制造过程中，如果质量控制不严格，例如没有进行适当的焊接检测和焊接质量评估，也会导致焊接接头的质量问题，最终导致焊接结构失效。

3. 实例分析3.1 实例背景某航空器上一处重要焊接接头出现了失效现象，引起了航空界的关注。

这一焊接结构失效案例为我们深入探讨航空航天焊接结构失效的原因和解决方法提供了宝贵的经验。

3.2 失效原因分析通过对该焊接结构失效案例的研究，我们可以得出以下结论： 1. 该焊接接头存在焊缝几何形状不合理的问题，导致焊接接头应力集中。

焊接接头的质量问题分析与处理

焊接接头的质量问题分析与处理焊接是一种广泛应用的金属连接方式，但是随着焊接技术的不断发展，焊接接头的质量问题依然存在。

焊接接头的质量问题会直接影响到焊接结构的强度和使用寿命，因此对于焊接接头的质量问题进行分析和处理具有重要意义。

1. 焊接接头的质量问题1.1 裂纹裂纹是焊接接头常见的质量问题之一，主要是由于焊接接头在焊接过程中因为温度变化和残余应力的影响而产生的。

裂纹不仅会降低焊接接头的强度，还会加速焊接接头的疲劳破坏。

同时，裂纹的存在会让焊接接头在使用过程中逐渐扩大，导致整个焊接结构的失效。

1.2 气孔气孔是另一种常见的焊接接头质量问题，是由于焊接中未完全排除气体引起的。

气孔的存在会导致焊接接头的强度下降和脆性增加，并且在使用过程中易于扩展和引起表面腐蚀。

气孔的形态和大小不同，有的是局部集中形成，有的则是分散形成。

1.3 夹杂物夹杂物是由于焊接母材或焊接材料中剩余的固体颗粒在焊接过程中未完全熔化或溶解引起的。

夹杂物会使焊接接头的强度下降、易于开裂和脆性增加，并且在使用过程中会产生一些不利影响。

夹杂物的存在形态各异，可能是点状、条状甚至是网状分布。

2. 焊接接头质量问题的处理2.1 预防预防是最重要和最基本的处理方法，具体包括焊接前的材料检测、施工前的预热、焊接过程中的焊接控制和后续的检查、热处理。

在施工前必须对焊接母材进行检查，确保母材符合要求和焊接接头图纸。

在进行焊接前进行适度的预热可以减少热应力和残余应力的产生，降低焊接接头的变形和裂纹的产生。

2.2 纠错当焊接接头发生质量问题时，及时处理是非常重要的。

对于裂纹和气孔等问题，可以通过修补和填充的方法解决。

对于夹杂物，可以先将夹杂物部分切割掉，然后重新焊接。

在进行修补和重新焊接时，应保证焊缝的使用性能和强度不受影响。

2.3 排查焊接接头安装后，应及时对其进行排查，以确保焊接接头能够正常运行，并避免安全隐患。

排查的内容包括外观缺陷、腐蚀、裂纹、非毁性检测、扭转试验、硬度、拉伸、弯曲试验等。

焊接结构的失效形式

焊接结构的失效形式焊接结构的失效形式有：脆性失效、塑性失效、疲劳失效、应力腐蚀失效等。

下面就常见的几种失效的特征及断口特点作具体分析。

一脆性失效：1 脆性失效的特征：脆性断裂是焊接结构的一种最为严重的断裂失效。

通过脆性断裂失效都在实际应力低于结构设计应力下发生，断裂时无显著的塑性变形，具有突发破坏的性质，往往造成重大损失。

脆性断裂在工程结构中是一种非常危险的破坏形式。

其特点是裂纹扩展迅速，能量消耗远小于韧性断裂，而且很少发现可见的塑性变形，断裂之前没有明显的征兆，而是突然发生。

脆性断裂断口表面发亮，呈颗粒状，属于平直类型，是在平面应变状态下发生的。

同时，脆性断裂是在低应力条件下发生的，因而这种断裂往往带来恶性事故和巨大损失。

2 脆性断裂断口的宏观分析：脆性断裂断口在宏观上有小刻面和放射状或人字花样两种形式。

脆性断口穿晶结晶面为解理面，在宏观上呈无规则取向。

将脆性断口在强光下转动时，可见到闪闪发光的特征。

一般称这些表面发亮呈颗粒状的小平面为“小刻面”．即解理断口是由许多“小刻面”组成的。

因此，根据这个宏观形貌很容易判别解理断口；放射状或人字花样是脆性断口的另一个宏观形貌特征。

人字花样指向裂纹源，其反向即倒人字为裂纹扩展方向。

因此，可以根据人字花样的取向，很容易地判断裂纹扩展方向及裂纹源的位置。

另外，放射状花样的收敛处为裂纹源，其放射方向均为裂纹的扩展方向。

二塑性失效：1 塑性失效的特征：塑性断裂的特点是金属断裂时伴随有明显的塑性变形并消耗大量能量。

由于塑性断裂是在大量塑性变形后发生的，结构断裂后在受力方向上会留下较大的残余变形，在断口附近有肉眼可见的挠曲、变粗、缩颈等。

塑性变形常使容器直径增加和壁厚减薄。

在大多数材料中，拉伸塑性断口呈灰色纤维状，宏观上分为平直面和剪切面。

2垫性断裂断口的宏观分析：由于显微空洞的形成、长大和聚集，最后形成锯齿形纤维状断口。

这种断裂形式多属穿晶断裂，因此断口没有闪烁的金属光泽而是呈暗灰色。

失效分析流程图

研磨(2.1)
X-RAY(2.2)
化学(2.3)
试VR;TDS TRR测试仪测试TRR曲线状况。 2.1 研磨机采用快速固化剂将材料固化与此内，再用180、320、600目砂纸进行研磨，然后再用抛
纵/横切面结深结构缺损横截面积
焊接偏位
焊接气孔
晶粒位置
H2SO4 (2.3.1)
HF (2.3.2)
2.3 采用化学方式解剖分析材料可以逐步分析到每一工序之异常。 2.3.1 采用H2SO4每次倒200ml左右在烧杯中，再将烧杯放到功率400W的电炉上进行加热，加热到30
分钟就可以将不良材料投入去除黑胶，约2分钟即可。取出冲水后进行超声清洗，对烧结件或焊接件采用30倍显微镜观察，并拍照留证。
不良品分析报告
HNO3 (2.33)
光纸进行抛光使之更清晰，再用显微镜观察(15倍)数显微镜测试纵、横截面积及测量结深之
烧结件/焊接件烧结件气孔缺角气泡焊接件焊锡程度氧化焊缝/空洞结构晶粒缺角裂痕烧毁崩边
深度。 2.2 X-RAY了解到烧结件或焊接件之异常点，若详细观察内部结构还要采用化学方式解剖分析。
结构烧结件焊接件晶粒缺损气孔焊锡程度氧化裂痕气泡烧毁结构不良品分析报告fa流程图及能力说明fa流程图外观观察1010对不良品外观进行检查采用2030倍显微镜观察电子数显卡尺对外观检测并对材料进行电性测试2020电性参数的不良分别进行常规电性测试及试验测试进一步确定不良状态与相同类型的材料做电性对比留样及库存材料收集各相关的实验资料tk168测试仪vrvfdvrirtrr4810示波器测试vrvf
FA流程图及能力说明
FA流程图外观观察(1.0) 流程说明

焊接可靠性测试相关技术

焊点可靠性分析技术要点1.可焊性的评估和测试可焊性一般指金属表面被熔融焊料润湿的能力，润湿的过程如上所述，在电子行业中，可焊性评估的目的是验证元器件引脚或焊端的可焊性是否满足规定的要求和判断存储对元器件焊接到单板上的能力是否产生了不良影响，可焊性测试主要是测试镀层可润湿能力的稳健性（robustness）。

可焊性测试通常用于判断元器件和PCB在组装前的可焊性是否满足要求。

焊料润湿性能的试验方法有很多种，包括静滴法(Sessile drop)、润湿称量法(Wetting balance 也称润湿平衡法)、浸锡法等。

图1为静滴法的示意图，该法是将液体滴落在洁净光滑的试样表面上，待达到平衡稳定状态后，拍照放大，直接测出润湿角θ，并可通过θ角计算相应的液—固界面张力。

该法中接触角θ可用于表征润湿合格与否，θ≤90°，称为润湿，θ>90°，称为不润湿，θ=0°，称为完全润湿，θ=180°，为完全不润湿。

润湿称量法则是将试样浸入焊锡中，测量提升时的荷重曲线，然后根据该荷重曲线，得出对润湿时间以及浮力进行修正后的润湿力。

以上两种方法为定量的方法，浸锡法则是定性的方法，是将试样浸入熔融焊料炉，观察焊料在镀层上的爬锡情况，凭经验定性评估镀层对焊料润湿情况，从而得出可焊性结论。

这种方法具有快捷、方便和费用少等特点，但是它的重复性和再现性Gauge R&R差，两个人在不同时间进行同一测试可能会得出不同的结论。

可焊性的测试方法，代表性的标准为“IPC/EIA J-STD-003B印制板可焊性试验”和“IPC/EIA/JEDEC J-STD-002C元件引线、焊接端头、接线片及导线的可焊性测试”。

润湿称量法由于其具有良好的重复性和再现性，受到多个标准的推荐使用。

影响可焊性的因素很多，主要有：焊料的合金组成、表面镀层（或者表面处理）、温度、助焊剂和时间等。

目前用于电子装配的焊料合金，主要以锡添加其它金属组成，添加的金属类型和量的比例，对润湿性能有很大影响。

焊点可靠性分析

焊点可靠性分析目录焊点的基础知识1焊点的工艺流程2焊点的工艺评价3焊点的可靠性评价41.焊点的基础知识1.1焊点：无铅/锡铅焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂的活化作焊点图片用下，对金属表面的氧化层和污染物起到清洗作用，同时使金属表面获得足够的激活能。

熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发生扩散、冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金属间结合层，冷却后使得焊料凝固，形成焊点。

在焊接界面形成良好滋润形成良好焊点的关键形成合适的金属化间化合物1.2形成良好焊点的关键1.3焊点的基本结构和基本作用�焊点的基本构成：器件引脚、焊料、PCB焊盘、界面的金属化层�焊点的基本作用：电气连接、机械连接2.焊点的工艺流程冷却后形成焊点表面清洗焊件加热焊料润湿扩散结合层焊接工艺表面清洁焊件加热焊料润湿扩散结合层冷却后形成焊点焊接过程分解助焊剂残留的影响高温和温度差异的影响焊点微观结构的差异2.1主要的焊接工艺软钎焊接：手工焊接软钎焊接：手工焊接波峰焊接波峰焊接波峰焊接 SMT SMT SMT再流焊再流焊接其他焊接：激光焊接其他焊接：激光焊接氩弧焊接氩弧焊接氩弧焊接压焊等压焊等——主要针对钎焊接2.1.1手工焊接手工焊接工艺手工焊接工艺缺陷：焊料对引脚润湿不良；焊料对孔壁润湿、填充不足。

2.1.2波峰焊波峰焊：波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫"波峰焊"波峰焊曲线图2.1.3回流焊�回流焊：回流焊技术在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各回流焊接工艺种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的，这种设备的内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结回流焊曲线图焊接缺陷案例2.2工艺不当主要失效模式工艺不当焊点冷焊静电损伤焊点偏位异常陶瓷电容破裂潮湿敏感损伤焊点过度焊接工艺缺陷原因汇总分析1包括元器件、助焊剂等材料控制不合理3后期检测的手段缺乏，不能及时发现问题2焊接工艺参数缺乏必要的控制和优化补充：技术人员对工艺控制的要求掌握不够3.焊点的工艺评价9.热分析技术（TGA/DSC/TMA)10.染色与渗透技术11.其他分析测试技术9.热分析技术（TGA/DSC/TMA)10.染色与渗透技术11.其他分析测试技术5.金相切片分析6.扫描电镜分析SEM 7.能谱分析EDAX 8.光电子能谱XPS 5.金相切片分析6.扫描电镜分析SEM 7.能谱分析EDAX 8.光电子能谱XPS 1.红外检查2.X 射线透视检查X-RAY 3.扫描超声显微镜检查 C-SAM 4.红外显微镜分析FT-IR 1.红外检查 2.X 射线透视检查X-RAY 3.扫描超声显微镜检查C-SAM 4.红外显微镜分析FT-IR3.1外观检查 Visual Inspection4.焊点可靠性分析焊点的主要可靠性问题�焊点缺陷（空洞、虚焊、冷焊等）�焊点疲劳失效（和长时间工作相关）�焊点开裂失效（通常和受热或机械应力相关焊点疲劳可靠性评价标准IPC-SM-785表面组装焊点可靠性加速试验实验指南IPC-9701 表面组装焊点性能测试方法和鉴定要求（给出了详细要求）JESD22-104-B 温度循环试验4.1温度循环/温度冲击�温度：0℃—100℃、-25℃—100℃、-40℃—125℃、-55℃—125℃、-55℃--100℃�高低温停留时间：有铅：10min\无铅：10min~30min 常用：15min�温度变化速率：<20℃/min 推荐10℃/min~15℃/min�循环数：200cyle\500cyle\1000cyle\1500cyle\2000cyle\�1%失效率计算�5年*365天=1825天*24=43800h*1%=438h*2=876cyle----1000cyle� 3年*365天=1095天*24=26280h*1%=262h*2=524cyle �温冲：500h 2pcs4.2高温高湿试验�85℃± 2℃,85± 2%RH，1000h（其他非标准时间：500H，168H客户指定时采用）\ JESD22A101�IPC-TM-650 2.6.14.1电迁移�40℃ ± 2℃, 93% ± 2% RH；�65℃ ± 2℃，88.5% ±3.5% RH； 85°C ± 2°C, 88.5% ± 3.5% RH�偏压：10VDC；时间：596H�85°C ± 2°C, 85% ±5% RH，1000-24/+168 小时JESD-22-A1014.3锡须观察�Min Temperature -55 to -40 (+0/-10) °C；Max Temperature +85 (+10/-0) °C,air to air; 5 to10 minute soak;3 cycles/hour 1000 cycles。

BGA封装焊点可靠性及疲劳寿命分析

BGA封装焊点可靠性及疲惫寿命分析随着电子产品的不息进步，电子元件的集成化和微小化趋势愈创造显。

BGA（Ball Grid Array）封装作为一种先进的表面贴装技术，因其在空间利用率、导热性能和可靠性等方面的优势而被广泛应用于现代电子产品的制造中。

然而，由于BGA封装焊点的结构和工作环境的特殊性，焊点可靠性和疲惫寿命成为影响产品质量和可靠性的重要因素。

BGA封装的焊点可靠性主要受到以下几个因素的影响：焊点结构设计、焊接工艺和材料的选择以及使用环境条件。

起首，焊点结构设计是保证焊点可靠性的基础。

焊点的规划、尺寸和间距的设计需要思量到应力分布、热应力和热膨胀等因素，以防止焊点疲惫和断裂。

其次，焊接工艺和材料的选择是影响焊点可靠性的重要因素。

适当的焊接工艺参数和合适的焊接材料能够确保焊点的高度可靠性。

最后，使用环境条件也会对焊点可靠性产生重要影响。

温度变化、机械应力和震动等环境因素都可能导致焊点的疲惫、裂纹和失效。

疲惫寿命是衡量焊点可靠性的重要指标之一。

焊点在使用过程中会受到屡次热、机械应力的作用，从而导致疲惫断裂。

焊点疲惫寿命将受到多种因素的影响，包括焊点材料的物理、化学性质、腐蚀环境、应力水平宁加载方式等。

通常，焊点的疲惫寿命可以通过试验、数值模拟和寿命猜测模型等方法来进行评估。

通过对焊点疲惫寿命的分析，可以指导焊接工艺的优化，提高焊点的可靠性。

在BGA封装的焊点可靠性和疲惫寿命分析中，试验是一种重要的手段。

通过对不同焊点结构和工艺参数的试验探究，可以评估焊点在不同条件下的失效模式和寿命。

另外，数值模拟方法也是一种有效的手段。

通过建立焊点结构和材料的有限元模型，可以模拟焊点在实际工作条件下的应力和应变分布，从而评估焊点的可靠性和疲惫寿命。

此外，寿命猜测模型也是一种常用的手段。

通过建立适当的数学模型，可以依据焊点的工作条件和材料性质，猜测焊点的寿命，从而指导焊接工艺和材料的选择。

总的来说，BGA封装焊点的可靠性和疲惫寿命是一个复杂而重要的问题。

焊接结构学

焊接结构学焊接作为一种重要的连接工艺，在制造业和工程领域得到了广泛应用。

焊接结构学的相关知识涵盖了焊接理论基础、焊接冶金与材料、焊接接头设计与优化、焊接制造工艺与设备、焊接结构的力学行为、焊接结构的无损检测与质量保证以及焊接结构的失效分析与预防等方面。

1.焊接理论基础焊接是通过加热或加压的方式将金属或其他材料连接在一起的过程。

焊接理论基础主要研究焊接的物理和化学过程，包括焊缝的形成机理、金属的加热和冷却原理等。

2.焊接冶金与材料焊接冶金涉及到金属熔化、凝固和结晶的过程，而焊接材料则包括母材、焊丝、焊剂等。

选择合适的焊接材料和冶金工艺对于保证焊接质量和可靠性至关重要。

3.焊接接头设计与优化焊接接头是焊接结构中的关键部分，其设计需考虑连接方式、强度和稳定性等因素。

优化焊接接头设计可以提高焊接结构的承载能力，避免应力集中和薄弱环节的产生。

4.焊接制造工艺与设备焊接制造工艺包括焊接电流、电压、速度等参数的设定，以及坡口制备、定位、施焊等步骤的实施。

焊接设备包括手工电弧焊机、气体保护焊机、激光焊机等。

选择适当的焊接工艺和设备对于提高焊接质量和效率至关重要。

5.焊接结构的力学行为焊接结构的力学行为涉及到变形、残余应力、疲劳强度等方面。

力学行为的研究有助于了解焊接结构的性能，并为结构设计和优化提供依据。

6.焊接结构的无损检测与质量保证无损检测方法如射线检测、超声波检测等可用于检测焊接结构中的缺陷和损伤。

质量保证措施包括工艺控制、质量检验等环节，以确保焊接结构的完整性和安全性。

7.焊接结构的失效分析与预防焊接结构在服役过程中可能出现失效情况，如腐蚀、磨损和变形等。

失效分析可以对失效原因进行诊断，提出预防措施，从而延长焊接结构的使用寿命。

总之，焊接结构学涉及多个领域和过程，从理论基础到失效分析，每个环节都关系到焊接结构的性能和可靠性。

不断深入研究和改进焊接技术，有助于提高制造产业的发展水平，为社会和经济发展带来更多机遇和价值。

焊接接头的可靠性评估方法

焊接接头的可靠性评估方法机械结构中，焊接接头的服务寿命和可靠性一直是工程师关注的焦点。

然而，由于焊接接头具有非线性、非均质、非恒定的物理特性，因此难以通过传统的可靠性分析方法进行评估。

本文将介绍焊接接头可靠性评估的四种主要方法。

1.疲劳寿命法焊接接头在正常使用中经常受到变形和荷载，长期作用下，疲劳断裂是其主要故障形式。

疲劳寿命法通过对焊接接头施加疲劳荷载，并采取失效率的逆推法，计算出接头的寿命。

该方法的优点在于考虑了焊接接头的实际使用情况，能够很好地反映接头的可靠性。

2.准则法准则法是指将焊接接头的几何形状和尺寸、材料和工艺等因素与历史上已知的数据进行比对，从而判断焊接接头的可靠性。

具体地，通过对已有接头疲劳断裂的数据进行统计分析，建立出一系列的准则，对新的焊接接头进行验证和判断。

该方法的不足在于仅仅依靠历史统计数据，忽略了焊接接头的实际使用情况，存在较大的误差。

3.有限元法有限元法是一种将复杂结构分割成简单结构，模拟和分析的数学方法。

将焊接接头建模为有限数量的结构单元，并在计算机模拟中对其施加实际负载和应力，从而得出接头的稳定性和可靠性。

该方法的优点在于考虑了焊接接头的结构和物理特性，可以很好地反映其实际使用情况，是目前应用最广泛的方法之一。

4.试验方法试验方法是将实际制造的焊接接头进行负载和疲劳试验，以获取其最终失效的应力和形式。

该方法的优点在于考虑了焊接接头的实际情况和制造工艺的影响，能够获得最为准确的结果。

不过其需要耗费大量的人力和物力，成本很高。

结论四种方法各有其优缺点，建议在工程实际中采取多种方法进行验证和评估。

其中，疲劳寿命法和有限元法应用最为广泛，准则法和试验方法有时也会被采用。

需要注意的是，焊接接头的可靠性评估需要考虑多个环节，如设计、制造、使用环境等，综合考虑后才能得出准确的结论。