高加速壽命試驗對焊點的可靠性評估-深圳市福英達
高加速壽命試驗對焊點的可靠性評估
高加速壽命試驗是加速電子產(chǎn)品在實際使用中會出現(xiàn)的損壞因素，以比實際使用更短的時間引發(fā)失效，藉此鑒定產(chǎn)品是否符合設(shè)計要求，以及對失效模式分析并提出改進方案。
高加速壽命試驗基本原理
高加速壽命試驗的基本原理是，加速應(yīng)力會加速試件的失效機制，使得試件在較短的時間內(nèi)表現(xiàn)出與正常應(yīng)力水平下相同的失效模式和失效分布。通過合理的工程和統(tǒng)計假設(shè)，以及與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計模型，可以將加速壽命試驗的結(jié)果轉(zhuǎn)換為正常應(yīng)力水平下的可靠性信息。
高加速壽命試驗在電子封裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是對于焊點的可靠性評估。
焊點疲勞失效原因
焊點是電子封裝中連接芯片和基板、基板和外部引腳等不同材料和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，其可靠性直接影響了電子產(chǎn)品的性能和壽命。焊點在反復(fù)的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下，會產(chǎn)生微觀裂紋并逐漸擴展，最終導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象，即焊點的疲勞失效。
在疲勞失效中，焊點最后的開裂有兩個基本理論，一個是晶粒的過度生長，另一個是IMC生長過程中的柯肯達爾效應(yīng)。
晶粒的過度生長是指焊料中的晶粒在高溫或長時間的熱循環(huán)下，會變得越來越大，晶粒間的間隙也逐漸增加，晶粒變得不在致密而易脆，最終突兀的晶粒崩塌碎裂。
IMC生長過程中的柯肯達爾效應(yīng)是指焊點中的金屬間化合物（IMC）在擴散過程中，由于不同金屬原子的擴散速率不同，會在IMC內(nèi)部或界面處產(chǎn)生空洞或空缺，導(dǎo)致IMC變脆，易于開裂。當前已確認的柯肯達爾效應(yīng)金屬如：Ag-Au，Ag-Cu，Au-Ni，Cu-Al，Cu-Sn。
高加速壽命試驗的測試項目
為了評估焊點的可靠性，高加速壽命試驗包含熱循環(huán)測試（功能性熱循環(huán)、溫度循環(huán)、溫度沖擊）、機械循環(huán)（溫度+機械應(yīng)力）、振動試驗（隨機、振動、固定源振動、正弦振動）、蠕變斷裂試驗、機械沖擊實驗，通過一系列測試項目可以相互比較以協(xié)助判定，加速焊點的疲勞失效以達到測試目的。
總之，高加速壽命試驗是一種有效的評估焊點可靠性的方法，它可以加速產(chǎn)品在實際使用中會出現(xiàn)的損壞因素，對焊點的失效模式分析并提出改進方案，為電子封裝產(chǎn)品的設(shè)計和優(yōu)化提供可靠性保障。
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