一個（gè）焊點的形成包括了焊料的潤濕、焊（hàn）料與被焊麵之間的選（xuǎn）擇性擴（kuò）散以及金屬間化物的合金化（huà）過程，焊點的質量好壞直接影響了PCBA的互聯可靠性。高可靠性的焊點通常要有較強的環境適應能力，溫度的變（biàn）化將導致焊點經曆周期性的蠕變，終會發生（shēng）焊點疲勞失效。因此，可以根據焊點的（de）疲勞失效機理，選擇恒溫恒濕試驗箱（或溫度循（xún）環試驗箱）來（lái）考核焊點的可靠性，具（jù）體方案如圖1所示。

    1、試驗設備

    恒溫恒濕（shī）試驗箱（xiāng）或溫度循環試驗箱

    2、試驗芯片和封裝要求

    被試器件的封（fēng）裝，即布局、結構和材料（包括試驗芯（xīn）片粘接及其工藝、填充及其工藝、絲焊/倒裝試驗芯片等（děng））應能代表實際器件的特征，並且試驗芯片與外部引出端的（de）連接應與實際生產的（de）器（qì）件相同，同時采用菊花（huā）鏈（菊花鏈（liàn），就是一種電路連接方（fāng）案（àn）（A點與B點相連，B點與C點相連，C點與D點相連），並且菊花鏈芯片（piàn）也僅起（qǐ）到電氣連（lián）接作用。）的結構設計。對一些功能簡單的器（qì）件（如分立器（qì）件），可使用帶菊花鏈結構（gòu）的機械結構件（jiàn）代替試驗芯片，並（bìng）且機械結構（gòu）件的尺寸應與被試器件芯片的尺寸相仿。
對於板級塑封球（qiú）柵陣（zhèn）列（BGA）器件進（jìn）行溫度循環試驗時，即使這些（xiē）焊點隻在接地/電源位置（zhì），菊花鏈必須覆（fù）蓋此區域（如封裝角上的焊點（diǎn）、外（wài）邊的焊點、試（shì）驗芯片邊緣底部或接近底部的焊點、封裝中央的焊點）；
    對於陶（táo）瓷（cí）材料的（de）器（qì）件，直角部位的引出端通常早（zǎo）出現失效（xiào），該區域應被視為關鍵區域，菊花鏈也必須覆蓋此區域。
    允許采用（yòng）單線連續監（jiān）測的菊花鏈設計，推薦（jiàn）采用對每個器件布置多個網絡進行獨立監測的菊花鏈設計（jì）。采用的菊花鏈設計能（néng）夠為失效的區域提供附加的（de）信息（xī）。

    3、印（yìn）製電（diàn）路板的設計及菊花鏈要求

    印製電路（lù）板的布（bù）線、厚（hòu）度和（hé）焊盤（pán）設計及菊花鏈結構均會影響焊點的（de）質量，因（yīn）此（cǐ）印（yìn）製電路板的設計為：
    菊花鏈網設計在印製電路板的頂層，這樣可以避免將通孔失效誤判為菊花鏈失（shī）效。
    厚度優（yōu）選為（wéi）2.35mm，至少六（liù）層銅箔（bó）；若封裝尺寸（cùn）大於40mm，推薦使（shǐ）用厚度為3.15mm，八層銅箔。外層（céng）銅（tóng）箔厚度為35μm（推薦），印製線路小寬度為150μm（推薦）
    試驗用印製電路板（bǎn）應與（yǔ）實際（jì）印製電路板采用相同的材料和（hé）布線（xiàn），還（hái）需測量玻璃軟化溫度Tg和x、y方向上的熱（rè）膨脹係數（shù）。
    內層中偶（ǒu）數層的電源層/接地層必須有70%的銅覆蓋（gài）率（lǜ），寄（jì）數層上的信號層必（bì）須（xū）有40%的銅覆蓋率。
    至少50%的焊盤（pán）上包含通孔，產生與實際印製（zhì）板通孔相似的機械應力。
    與引出端焊接的印製電路板的焊盤直徑應為器（qì）件被焊料潤濕的焊盤直（zhí）徑的80%~100%。
    印製電路板的菊花（huā）鏈設計應與器件的菊花鏈連成一個（gè）完整的菊花鏈網絡。
    推薦在每個菊花鏈網內設計人工多（duō）探針式焊盤一（yī）遍進行失（shī）效隔離（lí）。

    4、試驗樣品安裝（zhuāng）

    為了保證（zhèng）試驗的有效性，被試器件安裝到（dào）印製電路板之前（表麵安裝器件一般采用回流焊（hàn）和熱風加工台進行組裝），必須對（duì）被試器件的引出端進行考核，剔除引出端不滿足要求的器件，如可以按GJB548B-2005方法2004進行引線牢固（gù）性或按GJB7677-2012第5章進行焊球剪切試驗。
    試驗樣品組裝前必須對印製電路板的組裝定位工藝參數（包括焊（hàn）料量、焊（hàn）膏對準、印刷速度、刮刀壓力、漏板離網和熱溫度曲線等）進行優化，同時應（yīng）按程序對組裝前（qián）的試驗樣（yàng）品及再加工處理前（qián）的試驗樣品進行儲存和烘焙（bèi），若未規（guī）定潮濕敏感度等級和（hé）烘烤要求，則組裝前的試驗樣品（pǐn）按125℃下烘焙24h進行預處理，對於再加工處理（lǐ）前的樣品按105℃下烘焙24h進行。
    組裝後的試驗樣品必須采用X射線對所有焊（hàn）點進行缺陷（xiàn）檢查，如焊點橋接、開路、焊點丟失、空洞、引出端對位不良以及缺少角（jiǎo）焊縫；同（tóng）時（shí），還（hái）需要檢查試驗樣品的電氣通路，便於（yú）剔除菊花鏈電路的（de）開路、短路（lù）或其他異（yì）常現象。
    試驗前檢查合格的試驗樣品放置在箱中，不能阻礙氣流越過（guò）和在樣品（pǐn）四周流動，也要避免（miǎn）試驗樣品的溫度短時間內劇烈變化（溫度（dù）變化過程中，樣品溫度（dù）與箱內溫度差應控製在±3℃範圍內，對於熱容量大（dà）的試驗樣品，應（yīng）使（shǐ）用單曲 恒溫恒濕試驗箱來達到規定的溫度（dù）變化率）。
    試驗樣品的溫度達到規定的極限值後，至少保溫10min，升溫和降溫（wēn）速率不應超過20℃/min

    5、試（shì）驗過程監測

    試驗過程監測分為（wéi）溫度及電氣兩部分進行：
    溫（wēn）度監測
    恒溫恒濕試驗（yàn）箱初次啟動時，需要對箱內每塊板（bǎn）上的器（qì）件溫度進行監測；在溫度循環過程中，應連續監（jiān）測（cè）至少2塊印製電路板（中間和四周（zhōu））上的2個器件的溫度以及恒溫箱的環境溫度。
    電氣監測（cè）
    通過（guò）自動監測儀對菊花鏈電路進行連續的電氣監測，不能使用人工讀書的方（fāng）法進行連續監測。如（rú）出現持續時間小於或等於1μ或菊花鏈（liàn）電路電阻值增量大於或等於1000Ω的中斷，則定義第1次中斷，在出現第1次中斷（duàn）後10%的循環時間內，如發現大於或等於9個（gè）的中斷事件，則確（què）認為失效。為了確定失（shī）效是由互連造成的，需要監測大量的中（zhōng）斷（duàn）。

    6、焊點壽命評價

    除另有規定外，應抽取33隻器件（jiàn）進行（háng）試驗，其中32隻用於（yú）試驗，1隻在組（zǔ）裝後做顯（xiǎn）微組織檢查。應為返工準備至少10隻未進行過組裝的器（qì）件。用戶方在評估器件能否滿（mǎn）足（zú）規定應（yīng）用要求時，也可另行規定抽樣方案。
    溫度（dù）循環試驗前，可以在100℃下對組裝（zhuāng）後的試驗樣品進行24h的高溫老煉；溫度循環試驗條件應（yīng）按表1進行，除另有規（guī）定外，應使用等級TC1進行試驗，也可以根據器件應用環境的要求規（guī）定溫度循環試驗的高（gāo）溫溫度和低溫溫度（即TC7）
    表1  溫（wēn）度條件
    溫度循環（huán）次數應按表2進行，除另有規定外，應選擇代碼NTC-E（6000次（cì）循環）進行試驗，也可根據對器件使用壽命的要（yào）求自定（dìng）義溫度循環試（shì）驗的循環（huán）次數。
    表（biǎo）2  循環次數
    試驗樣品按照規定的試驗條（tiáo）件進行規（guī）定次數的溫度循環試驗且未監（jiān）測到失效，則器件通過焊點評價試驗。

    7、失效分析及技術手段

    若試驗樣品以零失效通過規定次數的 溫度循環試驗，則承製方也（yě）應對試驗樣品進（jìn）行失效分（fèn）析（每種（zhǒng）類型的印製電路板至少隨機選擇3隻器件）以保證不遺漏由於菊花鏈設計失誤或監測設備故障而未被發現（xiàn）的失效。若出現失效，應對失效樣品進行失效分析以確定發現的電氣失效的位置、模式以及失效機理。
    失效分析的技術手段包括，外觀檢查、X射線檢查、金相切片、掃描電子顯微鏡觀察，聲學掃描顯微鏡檢查（chá）以及染色與滲透試驗等。
    外觀檢查，主（zhǔ）要是檢查焊點的潤濕（shī）角、顏色以及焊點的失效位置，如焊盤潤濕角＞90°，則焊盤潤濕性不良；如器（qì）件引出端潤濕角＞90°，則引出端潤濕性不（bú）良；若焊盤及器件引出端的潤濕角均大於＞90°，則焊接工藝參數可能存（cún）在問題。焊點（diǎn）位（wèi）置是否存在規律性，還（hái）是隨機失效。
    X射線檢查，主（zhǔ）要是檢查焊點是否存在虛焊或開路的情況，如焊球在（zài）焊（hàn）接後，焊球會（huì）由圓形變成橢（tuǒ）圓，若焊接後焊球還是圓形，將存在虛焊或開路的風險。
    掃描電子顯微鏡檢查（chá），主要是檢（jiǎn）查引起引出（chū）端或焊盤上焊接不良汙染（rǎn）物或多（duō）餘物的成（chéng）分。
    金相切片分析，采用從取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察的破壞性手段對焊點的剖麵的微觀結構質量（liàng）進行檢查，具體流程可以參考IPC-TM-650 2.1.1規定的流程。
    染（rǎn）色與滲（shèn）透試驗，是（shì）將PCBA樣品置於染色劑中，讓染（rǎn）色劑充分滲（shèn）透到焊接（jiē）區域並抽真空；然後將置於染色劑的樣品取（qǔ）出（chū）後（hòu）進行幹燥；其次將幹燥後的器件與PCB垂直分離，若引（yǐn）出端與焊盤之間存在（zài）裂紋或空洞，那麽在分離界（jiè）麵上就（jiù）會發現染色劑，則（zé）說明該區域（yù）存在焊點缺陷，後根據存（cún）在焊點缺陷界麵處的染色劑位置及（jí）深淺，依次統計記錄各焊點（diǎn）的失效模式，用Mapping圖表示出來。