电子组装工艺可靠性技术与案例研究
2023-02-11 23:21:25 1 举报电子电路的焊接、组装过程中的可靠性工艺分析
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大纲/内容
第一章：基础篇
1.1：电子组装技术与可靠性概述
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
1.1.1：电子组装技术概述
DFM：可制造性设计
DFR：可靠性设计
1.1.2：可靠性概率
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。
1.1.3：电子组装工艺可靠性概论
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
工艺可靠性工程方法
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
1.1.4：微组装技术概述
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
1.2：电子组件的可靠性试验方法
1.2.1：可靠性试验段基本内容
P29页，表1.7 失效模式与应力及可靠性试验段关系
1.2.2：焊点的可靠性试验标准
1.2.3：焊点的失效判据和失效率分布
焊点失效的定义：电阻增加超过原来的20%
1.2.4：主要的可靠性试验方法-针对焊点
热疲劳试验方法-温度循环-标准IPC-9701A
P32页，表1.8 温度循环试验要求与推荐的条件
振动试验
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
跌落试验
P34页，跌落标准
高温储存试验
P35页，表1.9 高温储存条件
P34页，高温储存标准
湿热试验
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
电迁移（ECM）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
高加速寿命试验和高加速应力筛选
HALT(Highly Accelerated Life Test)：主要用于产品的研发阶段
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
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
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
1.2.5：可靠性试验中的焊点强度检测技术
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