第四章 焊点机械可靠性设计及评价方法
可焊性、焊接能力和焊点可靠性之评估和测试
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
同 ，但 是 却 有 内 在 的 联 系 。 在 讨 论 可 焊 性 、 焊 接 能 力和 焊 点可 靠 性 之 前 ，有 必 要 首 先 简 单 的 了解一
下锡 钎焊接 的过程 。
电子装配 过程 中，使元器件 与基板 （ Ｐ 即 ＣＢ 板 ）连 接起 来 的锡 钎 焊 接 工 艺， 是 利用 熔 融 的 填充
Ｐ ｉｔｄＣｉ ｕ Ｉｆｒ ｔ ｎ印制电路信息 ２ ０ ｏ ７ ｒ ｅ ｎ ｒ ｆ ｎｏｍａｉ ｃ ｏ ０ ７Ｎ ．
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金 属 （ 锡焊 料 ） 使 接 合处 表 面 润 湿 ，并 分 别 在 两 含 种金 属零 件之 间 形成冶 金 的键 合。表 面润湿 是锡钎 焊 接 的 基 础 。 焊 料 的 润 湿 过 程 包括 以 下 三 个 方 面 ： （ １） 首 先 是 助 焊 剂 有 效 地 破 坏 氧 化 膜 或 保 护 层 ，液 体焊料在 基底 金属 上面扩 展开 。 （ ２） 基 底 金 属 溶 解 进 入 液 体 焊 料 。
焊点的质量与可靠性
焊点的质量与可靠性1. 焊点质量的重要性焊接是一种常见的金属连接方法，它在各种工业领域都有广泛的应用。
焊点的质量直接关系到焊接件的强度、可靠性和寿命。
因此，焊点质量的高低对于产品的质量以及人身安全都具有重要的影响。
2. 影响焊点质量的因素焊点的质量受多种因素的影响，以下是几个常见的因素：2.1. 焊接材料的选择焊接材料的选择对焊点质量具有重要影响。
合适的焊接材料可以提高焊点的强度和韧性，从而提高焊接件的可靠性。
一般来说，焊接件的材料应与被焊接材料具有良好的相容性，以确保焊接的质量。
2.2. 焊接工艺参数的控制焊接工艺参数，如焊接电流、焊接时间和焊接速度等，对焊点的质量起着重要的影响。
过高或过低的焊接电流可能导致焊点的气孔和裂纹，影响焊接件的可靠性。
因此，必须严格控制焊接工艺参数，以获得高质量的焊点。
2.3. 表面处理焊接前的表面处理对焊点质量也具有重要影响。
表面的油污、氧化物以及其他污染物可能导致焊接时的缺陷或不良结构，降低焊点的质量。
因此，在焊接前必须对工件进行适当的清洗和处理，确保焊点质量可靠。
3. 焊点质量的检测方法为了保证焊点的质量和可靠性，需要对焊点进行有效的质量检测。
以下是一些常见的焊点质量检测方法：3.1. 目测检测目测检测是最简单的焊点质量检测方法之一。
通过肉眼观察焊点表面的情况，判断焊点是否存在裂纹、疏松和气孔等缺陷。
这种方法成本低廉，操作简单，但对于微小缺陷的检测效果较差。
3.2. X射线检测X射线检测是一种非破坏性的焊点检测方法。
通过照射焊点并观察照片来检测焊点内部的缺陷。
X射线检测能够发现微小的裂纹和气孔，可以较为准确地评估焊点的质量。
然而，X射线设备的成本较高，需要专业人员进行操作。
3.3. 超声波检测超声波检测是一种常用的焊点质量检测方法。
通过发送超声波脉冲并接收回波，来评估焊点内部的缺陷情况。
超声波检测可以检测到焊点的裂纹、夹渣和未熔合等缺陷，具有较高的灵敏度和准确性。
焊点可靠性研究详解
SMT焊点可靠性研究前言近几年﹐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。
焊点可靠性分析技术要点
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。
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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2012/11/25
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。
焊点可靠性研究详解
SMT焊点可靠性研究前言近几年﹐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。
计算机系统的焊点可靠性试验
计算机系统的焊点可靠性试验简介在计算机系统的生产过程中，焊接是重要的步骤之一。
焊点的可靠性对于计算机系统的正常运行和使用寿命具有重要影响。
为了测试焊点的可靠性，采用焊点可靠性试验是一种常见的方法。
本文将介绍计算机系统的焊点可靠性试验的过程和一些常见的测试方法。
焊点可靠性试验的目的焊点可靠性试验的主要目的是评估焊点的质量和寿命。
通过对焊点进行试验，可以检测焊点的强度、稳定性和可靠性。
通过这些试验结果，可以判断焊点是否能够满足计算机系统的要求，从而采取相应的措施提高焊接质量和可靠性。
焊点可靠性试验的步骤焊点可靠性试验的步骤可以分为以下几个阶段：1. 焊接准备在进行焊点可靠性试验之前，需要对焊接过程进行准备。
这包括选择适当的焊接材料和焊接方法，准备焊接设备以及调试焊接参数。
2. 样品制备制备好焊接样品是进行焊点可靠性试验的关键步骤之一。
根据需要测试的焊接部件的类型和规格，选择合适的基材和焊料进行样品制备。
将焊接样品制备成相应的形状和尺寸，确保样品的一致性和代表性。
3. 焊接过程在焊接过程中，根据样品的要求进行焊接操作。
根据焊接方法的不同，可以采用手工焊接、自动化焊接或者半自动化焊接。
焊接过程中需要注意控制焊接温度、焊接时间和焊接速度等参数，确保焊接质量的稳定性和一致性。
4. 焊点可靠性测试焊接完成后，通过对焊点进行可靠性测试来评估焊点的质量和寿命。
常见的焊点可靠性测试方法包括静态拉力测试、冲击测试、热老化测试和震动测试等。
根据测试结果，可以评估焊点的可靠性，并鉴定焊接过程中存在的问题。
5. 结果分析和改进根据焊点可靠性试验的结果和分析，可以对焊接过程进行改进和优化。
通过调整焊接参数、改善焊接材料和改进焊接设备等方式，提高焊点的可靠性和稳定性。
常见的焊点可靠性试验方法在计算机系统的焊点可靠性试验中，常见的试验方法包括以下几种：1. 静态拉力测试静态拉力测试是一种常见的焊点强度测试方法。
通过施加拉力，测试焊点的强度和断裂负荷。
(完整word版)焊点的质量与可靠性
焊点的质量与可靠性机电工程学院微电子制造工程1000150312 黄荣雷摘要：本文介绍了Sn-Pb合金焊接点发失效的各种表现形式，探讨失效的各种原因。
在实践基础上，指出如何在工艺上进行改进已改善焊点的可靠性，提高产品的质量。
1前言电子产品的"轻、薄、短、小"化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。
在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。
焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。
也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。
目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进步，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。
文中将就Sn-Pn焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面地介绍。
2焊点的外观评价良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。
其外观表现为：（1）良好的湿润；（2）适当的焊料量和焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位（或焊端），元件高度适中；（3）完整而平滑光亮的表面。
原则上，这些准则适合于SMT中的一切焊接方法焊出的各类焊点。
此外焊接点的边缘应当较薄，若焊接表面足够大，焊料与焊盘表面的湿润角以300以下为好，最大不超过600。
3寿命周期内焊点的失效形式考虑到失效与时间的关系，失效形式分为三个不同的时期，如图1所示。
（1）早期失效阶段，主要是质量不好的焊点大量发生失效，也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。
可以通过工艺过程进行优化来减少早期失效率。
（2）稳定失效率阶段，该阶段大部分焊点的质量良好，失效的发生率（失效率）很低，且比较稳定。
（3）寿命终结阶段，失效主要由累积的破环性因素造成，包括化学的、冶金的、热-机械特性等因素，比如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应，或热-机械应力造成焊点失效。
焊接工程质量评定
焊接工程质量评定1. 简介焊接是一种常见的金属连接技术，广泛应用于工程建设和制造业中。
然而，焊接工程的质量是影响工程质量和安全的关键因素之一。
对于焊接工程的质量评定，需要综合考虑许多因素，包括焊接材料、焊接工艺、焊接人员的技能水平等。
本文将介绍焊接工程质量评定的方法和标准，以帮助工程师和质量控制人员评估焊接工程的质量。
2. 焊接工程质量评定的目标焊接工程质量评定的目标是确定焊接工程的质量是否符合规定的标准和要求。
通过评定焊接工程的质量，可以及时发现和解决焊接过程中可能存在的问题，确保焊接工程的可靠性和安全性。
3. 焊接工程质量评定的方法焊接工程质量评定的方法通常包括以下几个步骤：3.1. 检查焊接材料的质量焊接的质量受到焊接材料的影响，因此首先需要对焊接材料的质量进行检查。
检查焊接材料的方法包括检查焊接材料的型号和批号是否符合要求，以及检查焊接材料的外观和化学成分等。
3.2. 检查焊接工艺文件焊接工艺文件是指规定焊接工艺和参数的文件，包括焊接方法、焊材种类、焊接电流、电压等。
检查焊接工艺文件的目的是确保焊接过程中的参数符合规定的标准。
3.3. 检查焊接过程控制焊接过程控制是指在焊接过程中对焊接参数进行监控和调整的过程。
通过检查焊接过程控制，可以评估焊接过程的稳定性和可控性。
3.4. 检查焊接质量焊接质量是评定焊接工程质量的重要指标之一。
常用的检查方法包括可视检查、尺寸测量、超声波检测等。
通过检查焊接质量，可以确定焊接工程是否存在焊缺陷、焊接强度是否满足要求等。
3.5. 检查焊接人员的技能水平焊接人员的技能水平直接影响焊接工程的质量。
通过检查焊接人员的资质证书、工作经验和培训情况等，可以评估焊接人员的技能水平。
4. 焊接工程质量评定的标准焊接工程质量评定的标准通常是根据国家或行业的相关标准制定的。
常见的焊接工程质量评定标准包括焊接缺陷标准、焊接强度标准等。
在评定焊接工程质量时，需要根据具体的焊接工程类型和要求来选择相应的标准。
机械工程中的可靠性评估方法探讨
机械工程中的可靠性评估方法探讨
在机械工程中，可靠性评估是一个重要的环节，它涉及到产品的质量、安全性以及使用寿命。
以下是一些常用的可靠性评估方法：
1. 概率论与数理统计方法：这种方法基于概率论和数理统计的理论，对产品的故障概率和故障模式进行分析。
通过对大量数据的收集和分析，可以评估产品的可靠性水平，并找出潜在的改进点。
2. 故障树分析（FTA）：FTA是一种自上而下的分析方法，它通过建立故障树来识别导致产品故障的各种因素。
这种方法可以帮助工程师确定产品的薄弱环节，并制定相应的改进措施。
3. 事件树分析（ETA）：与FTA类似，事件树分析也是一种自上而下的分析方法。
它通过建立事件树来描述产品在各种事件下的响应和失效模式。
这种方法可以帮助工程师预测产品在不同条件下的可靠性表现。
4. 失效模式与影响分析（FMEA）：FMEA是一种预防性的可靠性评估方法，它通过对产品中潜在的失效模式进行分析，预测其在各种条件下的影响和发生概率。
这种方法可以帮助工程师确定产品的薄弱环节，并制定相应的改进措施。
5. 可靠性增长试验：这种方法通过长期运行和测试机械设备，观察故障发生的频率和失效模式的变化，来评估机械设备的可靠性。
通过可靠性增长试验，可以了解机械设备在长期使用过程中的可靠性水平，并采取相应的维护和改进措施。
在选择合适的可靠性评估方法时，需要考虑产品的特点、使用环境、故障模式等因素。
同时，还需要根据评估结果，采取相应的改进措施，提高产品的可靠性和安全性。
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。
焊点质量的检测方法
焊点质量的检测方法焊点质量的检测方法是用来评估焊接过程中焊接质量是否符合要求的一种技术手段。
焊点质量的良好与否直接影响到焊接结构的强度、稳定性以及使用寿命。
下面将介绍几种常用的焊点质量检测方法。
1. 目测检测法：目测检测法是一种比较简单、快速的质量检测方法。
通过肉眼观察焊接区域的形态、色泽和表面缺陷等来判断焊点的质量。
目测检测法的优点是便捷、经济，但其准确性受到检测人员主观因素的影响，不能对焊点的内部质量进行评估。
2. 声波检测法：声波检测法是一种利用超声波传播原理评估焊点质量的方法。
通过在焊接区域施加超声波，并通过接收器接收反射回来的超声波信号，利用声波的传播速度和振幅等参数来评估焊点的质量。
声波检测法能够检测出焊点的内部缺陷和裂纹等问题，对焊接质量的评估准确性较高。
3. X射线检测法：X射线检测法是一种利用X射线通过被检测物体来获取内部信息的方法。
在焊接检测中，通过将焊点置于X射线源与X射线检测器之间，利用X射线的穿透性来检测焊点的内部质量，包括焊缝内部的缺陷、孔洞和气孔等。
X射线检测法准确性高，能够检测出很小的焊接缺陷，但它需要专门的设备和技术人员，并且对环境和人体有一定的辐射危害。
4. 磁性粉检测法：磁性粉检测法是一种利用磁性粉来检测焊点质量的方法。
这种方法主要适用于铁磁性材料的焊接。
首先在焊接区域施加一个磁场，然后在焊接区域上撒上带有磁性粉末的颜料。
通过观察磁性粉末在焊接区域的分布情况和形状来判断焊点是否存在缺陷。
磁性粉检测法操作简便、成本低，但对磁性粉末的选取和施加磁场的均匀性有一定要求。
5. 渗透液检测法：渗透液检测法是一种涂覆法检测方法，适用于检测焊点表面的裂纹和其他缺陷。
这种方法先将焊接区域的表面清洁干净，然后涂上渗透液，使渗透液充分进入缺陷，一定时间后将渗透液擦拭干净，并在其表面施加显微镜下易于观察的荧光剂，通过观察渗透液和荧光剂的表面来判断焊点是否存在缺陷。
以上是几种常用的焊点质量检测方法。
焊接性评定方法有很多
焊接性评定方法有很多焊接性评定方法是用来评估焊接接头的质量和性能的一种重要手段。
在工程领域中，焊接是一种常见的连接方式，而焊接接头的质量直接影响着整个工件的使用性能和安全性。
因此，正确选择和使用焊接性评定方法对于保证焊接接头质量具有重要意义。
首先，我们来介绍一种常用的焊接性评定方法——金相显微组织分析法。
这种方法通过对焊接接头进行金相显微组织观察和分析，来评定焊接接头的质量。
通过金相显微组织分析，可以清晰地观察到焊接接头的晶粒结构、夹杂物、气孔等缺陷，从而判断焊接接头的组织状态和质量。
其次，还有一种常用的焊接性评定方法是机械性能测试法。
这种方法通过对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等机械性能测试，来评定焊接接头的强度、韧性等性能。
通过机械性能测试，可以直观地了解焊接接头的承载能力和抗拉弯性能，从而评定其质量。
除了以上介绍的两种常用方法外，还有一些其他的焊接性评定方法，如超声波探伤法、X射线检测法、磁粉探伤法等。
这些方法各有其特点和适用范围，可以根据具体的焊接接头材料、形式和要求来选择合适的评定方法。
在进行焊接性评定时，需要注意以下几点，首先，要根据焊接接头的具体情况选择合适的评定方法，不能一概而论；其次，评定过程中要严格按照标准操作，确保评定结果的准确性和可靠性；最后，对于评定结果不合格的焊接接头，要及时进行整改和修复，确保其符合相关标准和要求。
综上所述，焊接性评定方法是评定焊接接头质量的重要手段，选择合适的评定方法并严格执行评定过程，对于保证焊接接头质量具有重要意义。
希望本文介绍的内容能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
机械电子工程中的可靠性与安全性评估方法
机械电子工程中的可靠性与安全性评估方法在机械电子工程领域，可靠性与安全性评估是非常重要的环节。
可靠性评估是指对设备、系统或产品在特定条件下能够正常工作的能力进行评估，而安全性评估则是评估设备、系统或产品在使用过程中对人身安全和环境的保护能力。
本文将介绍机械电子工程中常用的可靠性与安全性评估方法。
一、可靠性评估方法1. 故障模式与影响分析（FMEA）故障模式与影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，简称FMEA）是一种常用的可靠性评估方法。
它通过对设备、系统或产品的各个部件进行故障模式的分析，评估故障对系统功能的影响程度，并制定相应的预防和纠正措施。
FMEA方法可以帮助工程师在设计阶段发现潜在的故障模式，从而提前采取措施避免故障的发生。
2. 可靠性增长分析（RGA）可靠性增长分析（Reliability Growth Analysis，简称RGA）是一种用于评估系统可靠性提升情况的方法。
它通过对系统故障数据的统计分析，预测系统在未来运行中的可靠性水平。
RGA方法可以帮助工程师了解系统的可靠性改进情况，指导后续的系统维护和改进工作。
3. 可靠性试验可靠性试验是一种通过对设备、系统或产品进行一系列实验，获取其故障数据，从而评估其可靠性水平的方法。
常见的可靠性试验包括寿命试验、加速寿命试验和可靠性度量试验等。
可靠性试验可以帮助工程师了解设备、系统或产品的寿命特性，为可靠性改进提供依据。
二、安全性评估方法1. 风险评估风险评估是一种用于评估设备、系统或产品在使用过程中对人身安全和环境的保护能力的方法。
它通过对潜在风险的识别和评估，确定相应的风险等级，并制定相应的风险控制措施。
风险评估可以帮助工程师了解系统的安全性能，指导系统设计和改进工作。
2. 故障树分析（FTA）故障树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）是一种用于评估系统故障概率和系统可靠性的方法。
焊点可靠性分析
• ①A-B-C线——液相线 • ②A-D、C-E线——固相线 • ③D-F、E-G线——溶解度曲线 • ④D-B-E线——共晶点 • ⑤L区——液体状态 • ⑥L+、L+区——二相混合状态 • ⑦ +区——凝固状态
有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金
Sn-Ag-Cu三元系焊料金相图
（3）与焊料量有关
拉伸力 （千lbl/in2）
*＞4μm时，由于金属间合金层 金属间合金层厚度与抗拉强度的关系 太厚，使连接处失去弹性，由于
金属间结合层的结构疏松、发脆，
也会使强度小。
金属间结合层的质量与厚度与以下因素有关：
(a)焊料的合金成份和氧化程度 （要求焊膏的合金组分尽量达到共晶或近共晶； 含氧量应小于0.5%，最好控制在80ppm以下）
四. 焊接质量
合格的焊点
焊接缺陷（IPC标准）
IPC标准（分三级）
IPC焊点检验标准举例
SOP、QFP焊点检验标准 •
•
可接受二级
可接受三级
•
F=T/2+G
F=T+G
•
（F—焊点高度 T—引脚厚度 G—引脚底面焊料厚度）
• 产品质量是企业的生命线。SMT是 一项复杂的综合的系统工程技术。必须 从PCB设计、元器件、材料、以及工艺、 设备、规章制度等多方面进行控制，才 能保证SMT加工质量。
(b) 助焊剂质量（净化表面，提高浸润性） (c) 被焊接金属表面的氧化程度（只有在净化表面，才能发
生化学扩散反应） (d) 焊接温度和焊接时间
焊接热量是温度和时间的函数
• 焊点和元件受热的热量随温度和时间的增加而增加。
•
金属间结合层的厚度与焊接温度和时间成正比。
焊点可靠度分析
負責電路板SMT技術之設計、製造、品管、可靠度人員
課程介紹
o電路板可靠度問題及趨勢
o材料、設計、製程對產品品質及可靠統計、可靠度目標
oMiner’s rule
o加速因子、壽命預估方法：模式、PC軟體工具、FEA
o零件技術：LCCC、TSOP、QFP、BGA、CSP、Flip-chip
o解決問題，評估產品可靠度及參數分析
焊點可靠度分析
課程大綱
表面附著技術大量使用於電子產品，使用中焊點承受週期熱應力而產生疲勞失效，所以焊點可靠度評估是SMT中重要的程序，尤其是輕薄短小的趨勢，新的封裝技術不斷地減小體積，增加電力消耗高I/O數目即在嚴厲環境中使用，使焊點承受的應力增加。
本研討會的目的在於提供焊點可靠度實務，設計準則及失效資料，建立SM電路板的可靠度，尤其是細間隙SMT，如BGA、CSP及覆晶等附著技術，了解焊點機構、失效原理、疲勞分析、加速測試及模式，可以掌握材料，製程及設計參數對產品可靠度的影響，如LCCC到TSOP、BGA、Flip-chip及CSP，學習業界先進及專家所得到的經驗，各類零件的附著方式及其失效模分析及加速測試資料，將引用於研討會說明。
焊点可靠性测试标准
焊点可靠性测试标准
焊接是制造业中常见的连接工艺，焊点的可靠性直接关系到产品的质量和安全性。
因此，对焊点的可靠性进行测试是非常重要的。
本文将介绍焊点可靠性测试的标准和方法。
首先，焊点可靠性测试应该符合国家标准和行业标准。
国家标准是对焊接工艺
和焊接质量的基本要求，而行业标准则是针对具体行业的特点和需求进行的规定。
在进行焊点可靠性测试时，应当参照相关的国家标准和行业标准，以保证测试的准确性和可靠性。
其次，焊点可靠性测试应包括静态测试和动态测试两个方面。
静态测试是指在
静止状态下对焊点进行测试，包括拉伸、剪切、弯曲等力学性能测试，以及金相组织分析、硬度测试等材料性能测试。
动态测试则是指在动态载荷下对焊点进行测试，包括振动、冲击、疲劳等测试，以模拟实际工作条件下的焊点可靠性。
另外，焊点可靠性测试还应考虑焊接材料的选择和焊接工艺的影响。
不同的焊
接材料和焊接工艺对焊点的可靠性有着重要影响，因此在进行测试时应考虑这些因素，并根据实际情况进行相应的调整和控制。
最后，焊点可靠性测试的结果应当进行科学分析和评估。
通过对测试结果的分析，可以评估焊点的可靠性水平，确定是否符合设计要求，从而为产品的质量和安全性提供依据。
总之，焊点可靠性测试是确保焊接质量和产品可靠性的重要手段，应当严格按
照标准进行测试，综合考虑材料、工艺等因素，科学分析测试结果，以确保焊点的可靠性达到要求。
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。
第四讲焊接技术及焊点优劣的评判标准共55页
焊接技术及焊点优劣的评判标准
主讲人： 日 期：2015年5月22日
实训目的和要求
❖ 1．掌握手工焊接的基本操作方法。 ❖ 2．掌握电子元器件的焊接方法。 ❖ 3．掌握集成电路的拆卸方法。 ❖ 4．了解贴片元件手工焊接技巧。
3、电烙铁以及焊锡丝的握法
烙铁一般应距鼻子的30--40cm，防止操作时吸入有害气体。
反握法动作稳定， 正握法适于中等 长时间操作不宜 功率烙铁或带弯 疲劳，适于大功 头电烙铁的操作 率烙铁
在操作台上焊印 制板等焊件时多 采用握笔法。
焊锡丝一般有两种拿法，要注意焊丝中有一定 比例的铅金属。
连续焊接时
焊接集成电路及易损元器件时可以采用储能式 电烙铁；
内热式电烙铁
外热式电烙铁
温控式电烙铁
烙铁头及修整镀锡
常 用 烙 铁 头 形 状
1）新烙铁在使用前的处理
❖ 先给烙铁头镀上一层焊锡。通俗叫“吃锡”。 ❖ 首先用锉刀把烙铁头按需要锉成一定的形状，然后接上
电源，当烙铁头的温度升至能溶锡时，将松香涂在烙铁 头上，等松香冒白烟后再涂上一层焊锡。 ❖ 现在的很多内热式烙铁都是经过电镀的，如果不是特殊 需要，一般不需要修锉或打磨。
3、辅助工具
❖ 为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、 镊子和小刀等做为辅助工具。
二. 手工焊接工艺
❖ 1. 焊接操作姿势与卫生 ❖ 2. 焊接要求 ❖ 3. 电烙铁以及焊锡丝的握法 ❖ 4. 焊前准备 ❖ 5. 焊接步骤 ❖ 6. 导线焊接 ❖ 7. 拆焊 ❖ 8. 焊点的质量检查 ❖ 9. 贴片元件的手工焊接技巧
❖ ⑥焊接集成电路时，时间要短，必要的时候 要断开烙铁电源，用余热焊接。
焊接原理与焊点可靠性
T（℃）
温度对黏度的影响
250℃时Pb含量与表面张力的关系
③增加活性剂——能有效地降低焊料的表面张力，还
可以去掉焊料的表面氧化层。
④改善焊接环境——采用氮气保护焊接可以减少高温
氧化。提高润湿性
Sn-
合格的焊点
焊接缺陷（IPC标准）
IPC标准（分三级）
IPC焊点检验标准举例
SOP、QFP焊点检验标准 • • •
•
可接受二级 F=T/2+G
配比（W%） Sn Pb 表面张力(N/cm) 粘度（mPa•s)
20
30 50 63
80
70 50 37
4.67×10-3
4.7×10-3 4.76×10-3 4.9×10-3
2.72
2.45 2.19 1.97
80
20
5.14×10-3
1.92
焊接中降低表面张力和黏度的措施
①提高温度——升温可以降低黏度和表面张力的作用。 分子运动 升高温度可以增加熔融焊料内的分子距离，减小焊料内 分子对表面分子的引力。 ②适当的金属合金比例——Sn的表面张力很大，增加Pb可以降 低表面张力。63Sn/37Pb表面张力明显减小。
（2）扩散
金属原子以结晶排列，原子间作 用力平衡，保持晶格的形状和稳定。
当金属与金属接触时，界面上晶 格紊乱导致部分原子从一个晶格点阵 移动到另一个晶格点阵。
四种扩散形式：表面扩散；晶内扩散；晶界扩散；选择扩散。
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）
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6
焊点经过多次回流后的试验结果比较
2 不同冷却速率条件下焊点强度分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 不同冷却速率条件下焊点强度分析
2 不同冷却速率条件下焊点强度分析
3 不同老化时间对焊点强度的影响分析 测试方法
不同合金厚度随老化时间的关系 （150度）
7
不同合金结构随老化时间的关系 （150度）
不同失效模式随老化时间的关系 （150度）
焊点机械强度的决定因素 1）焊接材料（焊料） 2）焊接的面积 3）焊点润湿情况 4）焊点内部微观结构 5）焊点界面结构（IMC）
1 焊点微观结构对强度的影响
Ag的浓度 冷却速度 和Cu的含量
近可能不要形 成大量的 Ag3Sn合金
焊点微观结构对强度的影响
2～7％Wt 易产生金脆 对高温老化等条件敏感
镀层中Au厚度过厚导致 在焊点破裂失效
SnPb/FR1 SnBi/FR4 SAC/FR4
20
40
60
80
Push strength for different alloy/PCBs joints ranked as follows:. SnPb/FR1>SnBi/FR1>SAC/FR4
3
BGA焊球推力试验
Shear Ram
Shear Direction
Ram Height
Solder Ball Substrate
Ram Height----> 50 μm (2 mils) ≤ 25% of Ball Height
Ram Width----about the ball size
主要失效模式
焊点强度和速度之间的关系
不同推刀下焊点失效模式比较
不同速率和推刀下焊点强度比较
试验结果
焊点强度试验和分析方法－焊点拉力试验
不同引脚镀层焊点的强度比较
SnPb/FR1
SnBi/FR1
SAC/FR4
9.0% 8.0% 7.0% 6.0% 5.0% 4.0% 3.0% 2.0% 1.0% 0.0%
0
Pull Strength Comparison(1)
SnPb+FR1 SnBi+FR1 SnAgCu+FR4
4
焊点拉拔试验方法
焊点失效模式分析
焊点拉拔试验示意图
焊点拉拔试验照片
焊点拉拔试验照片
速率对焊点强度的影响
5
器件固定方式比较
焊点典型失效模式比较
BGA焊点强度试验方法汇总
相关研究： 1 多次回流对焊点强度的影响分析
断 裂 模 式 比 较
焊点经过多次回流后的试验结果比较
焊点经过多次回流后的试验结果比较(SAC405)
机械可靠性设计要点 增加焊点的强度（往往通过增加焊接面积） 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（胶固定） 在振动应力强的情况下，可能需要增加阻尼减震器 器件长轴和应力方向平行 优化焊接工艺，形成均匀的焊点微观结构 积累焊点强度数据，为设计提供依据
胶加固技术
BGA底部填充降低应力
焊点强度试验和分析方法
板级焊点强度试验 焊点拉力试验 焊点推力试验 三点弯曲试验 四点弯曲试验 跌落试验 振动试验
器件级焊点强度试验 BGA焊点推力/拉拖试验
焊点强度试验和分析方法－焊点推力试验
推刀速度：0.5mm～9mm/min
2
焊点推力试验样品
四种不同的电容 元件焊点强度比 较 参考JIS Z3198标 准，对片式电容 元件，以水平方 向以9mm/min速率 进行推剪力测 试，直至元器件 与焊盘脱离，记 录推剪力，在立 体显微镜下观察 并记录断裂模 式。
三点弯曲试验
三点弯曲试验－焊点电阻随变形的关系
三点弯曲试验－失效模式
8
机械振动试验
移动式设备跌落失效
（参考器件振动条件进行）
温度老化对跌落失效的影响
跌落失效模式
9
感谢支持 加强合作 ! Thank you!
10
第四章 焊点机械可靠性 设计及评价方法
邱宝军
020-87237921，qiubaojun@
焊点机械可靠性要求
电子组件在焊接、运输、使用等条件下，通常会由于振动、冲 击弯曲变形等，从而在焊点或者器件上产生机械应力，并最终导 致焊点或者器件失效。
焊点的机械失效模型通常用强度应力干涉模型来表示。
Au焊料对焊点性能的影响图
1
2 IMC对焊点强度影响
金属间合金层厚度（μm）
*厚度为0.5μm～1.5um时抗拉强度 最佳；
*0.5～4μm时的抗拉强度可接受；
拉伸力 （千lbl/in2）
*＜0.5μm时，由于金属间 合金层太薄，几乎没有强度；
金属间合金层厚度与抗拉强度的关系
*＞4μm时，由于金属间合金层太 厚，使连接处失去弹性，由于金属 间结合层的结构疏松、发脆，也会 使强度小。
50
100
150
Pull strength for different alloy/PCBs ranked as follows:. SnPb/FR1<SnBi/FR1<SAC/FR4
25.0% 20.0% 15.0% 10.0%
5.0% 0.0%
0 -5.0%
Push Strength Comparison(1)