电子组装工艺可靠性技术与案例研究

本书主要讨论的是，把元器件安装到印制电路板（PCB）上形成电路板组件的组装工艺

DFM：可制造性设计

DFR：可靠性设计

1.1.1：电子组装技术概述

电子组件的可靠性取决于元器件的可靠性和互连焊点的可靠性。

可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的功能的能力

焊点的主要失效模式：1、疲劳断裂引起的开路失效；2、腐蚀失效。

1.1.2：可靠性概率

产品生命周期中典型的工艺管理流程和工艺可靠性工作项目

工艺可靠性最重要的工作就是做好可靠性设计和可制造性设计，必要时考虑可安装性设计以及可测试性设计

工艺可靠性的基本内容和架构

试制阶段又叫新产品导入（NPI）阶段，也是如何把设计变成产品的关键环节

工艺优化的结果需要可靠性实验来评价，优化的过程需要失效分析技术来支撑

可靠性的影响因素：人机料法环

P15页，表1.2 失效模式与机理分析  SMT工艺过程中的失效模式和机理分析

PFEMA：工艺过程失效模式及影响分析

P17页，表1.3 某公司PFEMA的案例

工艺可靠性设计

可制造性设计

工艺辅料选择与应用

元器件工艺适装性保证

PCB适装性保证

静电与潮敏防护：静电ANSI/ESD S20.20和IEC61340;潮湿敏感器件IPC JEDEC J-STD-020E和J-STD-033D

基于失效物理的工艺优化

工艺可靠性鉴定：通过增加温度循环或温度冲击（考核热疲劳特性）、振动（抗振动应力）、跌落（对易跌落的产品）、高温储存（考察Kirkendall空洞和IMC生长速度）、高温高湿（考核绝缘性退化）

工艺可靠性仿真

可靠性试验与失效分析的应用

工艺可靠性工程方法

1.1.3：电子组装工艺可靠性概论

组装工艺技术发展

P25页，表1.4 温度应力下微组装技术的典型可靠性问题

P26页，表1.5 机械应力下微组装技术的典型可靠性问题

P26页，表1.6 潮湿应力下微组装技术的典型可靠性问题

1.1.4：微组装技术概述

1.1：电子组装技术与可靠性概述

P29页，表1.7 失效模式与应力及可靠性试验段关系

1.2.1：可靠性试验段基本内容

1.2.2：焊点的可靠性试验标准

焊点失效的定义：电阻增加超过原来的20%

1.2.3：焊点的失效判据和失效率分布

P32页，表1.8 温度循环试验要求与推荐的条件

热疲劳试验方法-温度循环-标准IPC-9701A

汽车、火车振动加速度小于5.6g，频率范围为2~8Hz；民航飞机最大加速度可达20g，频率多为30Hz左右；

由于随机振动的复现性差以及试验的复杂性，许多情况下采用正弦振动来模拟替代。振动疲劳试验常常被用来考察焊点的可靠性，该试验采用固定的频率（如50Hz），振动加速度~10g，在X、Y、Z三个方向上各进行1h的试验

P33页，最后一段是各种振动标准

振动试验

P34页，跌落标准

跌落试验

P35页，表1.9 高温储存条件

P34页，高温储存标准

高温储存试验

高温高湿环境会促使焊点及其周围发生化学或者电化学反应，导致金属加速腐蚀，如果焊接工艺中有助焊剂的残留物，则这种腐蚀则更快、更为显著

湿热试验条件：40℃±2℃，93%±3%RH，或者85℃±2℃，85%±2%RH

湿热试验

这种失效往往不是一两个样品的失效，而是整批次的产品都会出故障，导致损失巨大。

标准IPC-TM-650 2.6.14.1《抗电化学迁移试验》

近年来某些研究显示，低的偏压如5V DC更能激发电迁移到发生

电迁移（ECM）试验

逐步施加步进应力直到产品失效/故障

采取临时措施，修正产品的失效/故障

继续逐步施加应力直到产品再次失效/故障时，再次修正

重复以上应力-失效-修正步骤，直到不可修复

找出产品的基本操作界限和基本破坏界限

HALT结果示意图

P38、P39页：介绍HALT试验程序

HALT(Highly Accelerated Life Test)：主要用于产品的研发阶段

HASS试验计划必须参考HALT所得到的结果

不良品有效性验证

良品有效性验证

HASS（Highly Accelerated Stres Screening）：一般应用于工艺试验或生产阶段，找出那些极有可能沉淀在客户使用终端，并最终导致产品故障点潜在缺陷

高加速寿命试验和高加速应力筛选

1.2.4：主要的可靠性试验方法-针对焊点

1.2.5：可靠性试验中的焊点强度检测技术

1.2：电子组件的可靠性试验方法

第一章：基础篇

电子组装工艺可靠性技术与案例研究