JEDEC jesd22-B113焊点可靠性四点弯曲疲劳测试系统三点弯曲循环

 JEDEC jesd22-B113封装焊点可靠性四点弯曲疲劳测试系统三点弯曲循环疲劳（IPC/JEDEC-9702） JESD22-B111跌落冲击试验机

PCB板焊点可靠性四点弯曲疲劳测试系统

随着手持式产品在IC封装可靠性的需求增加业界正在研究可减少时间与成本的可靠性评估方式。就我们所知温度循环试验thermal cycle testing是验证焊点可靠性的重要测试之一但其验证往往需要很长时间才知道结果。为了缩短验证时间文章研究机械疲劳性试验取代温度循环试验的可能性。选择四点循环弯曲试验cyclic bending test为研究的ZD在JEDEC22-B113规范中的定义四点循环弯曲试验条件包含频率跟位移来仿真实际的条件。一般被应用来评估焊点老化效应的测试方法都使用循环弯曲试验cyclic bending test与温度循环试验thermal cycle test。疲劳延展性测试必须包含相对一个循环的相关应变量 以Δεp/2表示相关方程式为Δεp/2 εf2Nfc。此研究中将建议以Coffin-Manson 规则中的潜变疲劳寿命预估模型去建立新的损坏机制函数使用此损坏机制函数我们可以了解到在潜变疲劳测试中不同等级的寿命跟应变变化量的关系画出Coffin-Manson方程式曲线。在实际应用中手持式产品会遇到一些环境效应像是温度与机械应力。焊点可靠性总是考虑产品可靠性的主要因子有很多文章报告已经完成对电子封装板级可靠性在温度与机械应力下的研究。一般电子封装板级可靠性在0100℃温度循环条件下验证时间大约需半年为了缩短验证时间表面焊点疲劳寿命预估的方法将被研究。此研究中将使用TFBGA封装经再流焊制程上板后的试验样品。业界想发展快速又缩短时间的方法去仿真温度循环试验像是机械性推力疲劳试验、四点循环弯曲试验等。文中使用的是在高温环境下四点循环弯曲试验来当做快速的机械疲劳性验证方法为了能仿真温度循环的温度效应特别设计四点循环弯曲试验在高温环境下执行且在印刷电路板面上位于封装的角落地方测量应变来测量高温效应状况。在此研究中将对0.5mm间距无铅TFBGA的封装样品在循环弯曲试验与温度循环试验下的焊点疲劳寿命去探讨其关联性。循环弯曲试验将以应变为测试条件其条件将参考温度循环试验应变量测结果为依据。有系统实验计划的实施将对上板样品在循环弯曲试验与温度循环试验下的效应做比较这比较将针对不同的印刷电路板材料有卤与无卤材料在循环弯曲试验与温度循环试验的不同寿命与应变变化量。

设计试验时，在芯片和PCB内引入菊花链结构使得组装后的焊点形成网络，通过检测网络通断来判断焊点是否失效。一般需要采用高速连续方案，在亚微秒（纳秒）内连续高速采样，以保证及时准确探测到焊点的开裂。评价时常根据某一恒定的金属界面上电位降或电阻变化来判断焊点的质量，试样电阻超过阈值电阻至少要求的持续时间达到要求判断为失效，否则称为“出现故障”，“有点问题”，“开放”，或“间歇”，“失效”是更全面和准确的。一旦达到设定失效的标准，疲劳试验机将立即停机，并记录和保存相关的数据。

按照不同的要求选择高低温环境下的三点弯曲或四点弯曲疲劳测试或常温条件下的三点弯曲或四点弯曲疲劳测试。

一、焊点可靠性的标准介绍以及不同种类测试标准的对比

   1.回流焊曲线（IPC/JEDEC J-STD-020D.1）

   2.高温热存储寿命（JESD22-A103-B）

   3.温度循环测试（IPC-9701; JESD22-A104C）

   4.温度冲击测试（JESD22-A106B, MIL-STD-883G-1011.9）

   5.焊球剪切测试（JESD22-B117A）

   6.焊球拉拔测试（JESD22-B115）

   7.跌落试验（JESD22-B104C; JESD22-B110A; JESD22-B111）

   8.四点弯曲测试（IPC/JEDEC-9702）

   9.循环弯曲测试（JESD22-B113）

   10.振动测试（JESD-B103B, MIL-STD-883G-2005.2 ａnd 2007.3）

二、无铅焊的概观、不同无铅焊料材料介绍及板级可靠性比较

    1.SAC305、SAC387、SACC、SACS、SnCuNi无铅合金比较

    2.无铅焊锡膏的测评方法与比较

    3.各种焊料的热疲劳测试比较

    4.各种焊料的器件剪切/拉拔测试比较

    5.各种焊料的板级弯曲测试比较

    6.各种焊料的板级跌落测试比较

二、器件级焊点可靠性测试

    1.无铅/有铅焊球推剪测试比较

    2.无铅/有铅焊球拔取测试比较

    3.破坏模式的分类与判定

    4.试验数据的处理

三、无铅焊接对于PCB焊盘坑裂的影响

    1.焊盘失效的定义及相关问题

    2.IPC-9708介绍（焊盘坑裂测试方法标准）

    3.焊盘坑裂测试方法的比较

    4.焊盘坑裂的失效模式

    5.焊盘设计对焊盘坑裂失效的影响

    6.PCB材料对焊盘坑裂失效的影响

    7.热冲击对焊盘坑裂失效的影响

四、底部填充胶/边缘保护胶（Underfill/Edgebonding Epoxy）对板级可靠性的影响

    1.材料特性测试

    2.底部填充胶/边缘保护胶与基材的界面强度

    3.底部填充胶/边缘保护胶对于器件热性能的影响

    4.底部填充胶/边缘保护胶对于器件机械性能的影响

    5.各种边缘保护胶的比较

    6.边缘保护胶的选取方法