第四章_焊点疲劳失效机理可靠性评价方法-修订版
焊接结构疲劳评估教程
焊接结构疲劳评估教程目录1. 内容概览 (2)1.1 焊接结构概述 (2)1.2 疲劳评估的重要性 (4)2. 焊接结构疲劳理论基础 (5)2.1 基本概念 (7)2.1.1 应力集中 (7)2.1.2 循环应力和疲劳寿命 (9)2.2 疲劳测试的原理 (11)2.2.1 疲劳试验方法 (12)2.2.2 应力应变关系 (13)2.3 疲劳分析模型 (15)2.3.1 线弹性理论 (16)2.3.2 非线性理论 (17)3. 焊接结构疲劳评估的流程 (18)3.1 初步评估与载荷识别 (20)3.2 应力和应变分析 (20)3.3 疲劳寿命的计算 (21)4. 特定焊接结构故障模式和评估 (23)4.1 焊接缺陷分析 (24)4.2 材质的影响 (26)4.3 环境因素对焊接结构的影响 (27)4.3.1 温度波动 (29)4.3.2 腐蚀与疲劳 (30)5. 焊接结构疲劳的实验验证 (31)5.1 模拟试验设计与数据处理 (33)5.2 实际操作中的试验与测量技术 (34)5.3 适用的测试设备与仪器 (36)6. 焊接结构疲劳评估的案例分析 (37)6.1 实用案例比较 (38)6.2 设计优化与验证 (38)6.3 案例后评估与结论 (40)7. 疲劳评估技术更新与发展展望 (41)7.1 新技术、新材料对评估的影响 (42)7.2 算法创新与疲劳评估的进步 (44)7.3 工艺优化与优化算法 (45)1. 内容概览焊接结构的特点及潜在疲劳风险:探讨焊接结构相较于其他连接方式的优点和局限性，并深入分析焊接过程可能引入的缺陷及其对疲劳寿命的影响。
疲劳损伤机制:讲解疲劳损伤的形成过程，包括微观损伤扩展、塑性变形、腐蚀应力腐蚀等，并阐明不同类型的载荷作用下疲劳损伤的不同表现形式。
影响疲劳寿命的因素:系统地介绍影响焊接结构疲劳寿命的主要因素，如材料特性、焊接工艺参数、结构几何形状、环境因素等，并分析其相互作用的关系。
焊接件的疲劳寿命评估
焊接件的疲劳寿命评估焊接是一种常见的连接方式，在工业生产和建筑领域都有广泛应用。
但是，焊接件在使用过程中会遭受不断的往复载荷，这样就容易导致焊接件的疲劳失效。
因此，对于焊接件的疲劳寿命进行评估，对于确保焊接件安全性和使用寿命非常重要。
焊接疲劳寿命的评估方法有很多种，其中最常用的是应力范围法和应力幅值法。
应力范围法在国内外得到了广泛应用，其基本思想是将疲劳载荷作用下焊接件中的应力循环曲线划分为若干个应力幅值相同的应力范围段，然后采用疲劳强度校正系数的方法求出每个应力范围段的疲劳寿命，最后将各个应力范围段的寿命加权平均得到总的疲劳寿命。
而应力幅值法则是利用应力幅值和应力比的关系，从而确定焊接件的疲劳寿命。
应力幅值法适用于与疲劳寿命相关的应力幅值变化范围大、试验样品数量多、试验时间短等样品类别多的情况。
同时，这种方法也可以进行极限应力管控，提高焊接件的寿命。
而在这些评估方法中，影响焊接件疲劳寿命的因素也十分复杂，如应力集中、冲击载荷、环境介质、材料疏松、淬火疏松、雷电场等，这些因素都会对焊接件产生影响。
因此，在进行焊接件疲劳寿命评估时，需要综合多种因素进行分析，才能做出正确的评估。
焊接件的疲劳寿命与制造工艺和材料本身也有很大关系。
优化焊接工艺和选用优质材料，可以拉长焊接件的疲劳寿命。
目前市场上已经有很多针对焊接件疲劳寿命的优化材料和改进工艺技术，都是为了更好地保障焊接件的使用寿命和安全性。
总之，焊接件的疲劳寿命评估是焊接件安全使用的基础，不同的评估方法和影响因素需要我们进行深入学习和研究。
通过优化制造工艺和材料，以及合理应用焊接件疲劳寿命评估方法，我们可以更好地保障焊接件的使用寿命和安全性。
焊接接头疲劳寿命的评估与预测
焊接接头疲劳寿命的评估与预测焊接接头是工程界常见的连接方式，其质量直接影响金属结构物的可靠性和安全性。
在长期使用中，焊接接头很容易出现裂纹、疲劳等问题，进而导致结构强度下降，甚至危及安全。
因此，对焊接接头疲劳寿命的评估和预测显得尤为重要。
一、焊接接头的结构特点焊接接头是金属结构物中经过加工、钎焊或电焊而成的连接部件。
焊接接头的构造复杂，由多个金属部件交叉组合而成。
常见的焊接接头种类有角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝、焊接坡口等，各种焊接接头的结构特点都各异。
焊接接头受到机械载荷作用后，很容易产生塑性变形和应力集中，从而导致疲劳寿命下降。
此外，焊接过程中也会出现缺陷和不均匀性，这些都会影响焊接接头的力学性能。
因此，评估和预测焊接接头的疲劳寿命成为通常所需的分析方法。
二、焊接接头疲劳寿命的评估方法焊接接头的疲劳寿命评估方法有很多种，这里介绍其中较为常见的两种方法：数值模拟分析和试验方法。
1.数值模拟分析数值模拟分析是指利用计算机模拟焊接接头的力学特性和疲劳寿命，以此评估其可靠性。
这种方法有很大的优点，如无需进行大量试验，通常可以快速地提供焊接接头的疲劳寿命预测结果。
数值模拟分析通常包括三个步骤：建立有限元模型、施加载荷和预测接头寿命。
建立有限元模型是将焊接接头的实际尺寸转化为计算机可处理的二维或三维网格，施加载荷是指通过计算机模拟施加载荷，预测接头寿命是指根据计算结果预测焊接接头的疲劳寿命。
2.试验方法试验方法是指通过模拟实际使用环境的力学载荷，对焊接接头进行疲劳试验，以此评估接头的疲劳寿命。
这种方法通常需要进行大量试验，但其结果更为可靠。
试验方法通常包括四个步骤：设计试验样品、制备试验样品、施加载荷和分析结果。
设计试验样品是根据焊接接头的实际应用条件选择恰当的试验样品，制备试验样品是指将焊接接头制成试验样品，施加载荷是指使用模拟器件施加车、铁路和海洋等实际载荷，分析结果是指使用各种检测手段对以进行的试验结果进行疲劳寿命分析。
焊点可靠性之焊点失效机制
焊点可靠性之焊点失效机制在SMT焊点可靠性的研究历史中，失效机制的研究一直是被忽略的。
各主要研究机构均热衷于提出自己的寿命预测模型。
随着SMT的不断发展和推广应用，对其焊点可靠性的要求也越来越高。
人们在寻求焊点可靠性改善途径的同时，发现尽管热疲劳试验结果可以证明焊点的寿命得到提高，但提高原因缺乏理论解释，同时也缺乏对进一步的寿命改善工作的指导。
不可否认的是，SMT焊点的失效是力学因素和金属学因素共同作用的结果。
但在理论基础上，二者之间很难建立起某种必然的联系。
因此，失效机制的研究目的即在于寻找焊点失效的相关力学因素和金属学因素的作用机制。
但是到目前为止，这一问题也没有明确的答案，甚至相关的研究也很少。
在90年代之前，SMT焊点的失效机制被公认为是软钎料合金的低周蠕变-疲劳失效所至，因此软钎料合金的蠕变本构方程、蠕变-疲劳交互作用规律得到广泛研究，同时金属低周疲劳寿命预测的经验方程M-C方程也被广泛用于焊点的热疲劳寿命预测。
也就是说，循环塑性应变及等效应力被当然地认为是主控焊点失效的力学因素。
另一方面，焊点失效的金属学因素被归结为软钎料合金组织在热循环过程中的组织演化[54-56]。
进入90年代以来，SMT焊点失效机制方面开始了一些试验性的研究工作，主要集中在Cu-Sn金属间化合物的影响及焊点失效的物理特征观察两方面。
所形成的试验性结论主要有三点：(1) 热疲劳载荷下焊点内部裂纹沿钎料合金/ Cu-Sn金属间化合物界面扩展(印刷电路板上的焊盘材料一般为Cu) [57-61]，如图1-1所示。
—1 —图1-1 表面组装LCCC焊点内部裂纹的萌生与扩展[59]Fig. 1-1 Crack initiation and growth underneath a surface mount LCCC(2) 随着Cu-Sn金属间化合物的生长，焊点可靠性下降。
表1-2是香港城市大学的Chan等人给出的不同金属间化合物(Intermetallic Compound, IMC)层厚度对软钎焊焊点疲劳寿命的影响。
焊接接头疲劳寿命评估与改善方法
焊接接头疲劳寿命评估与改善方法引言：焊接接头是工程结构中常见的连接方式之一，其质量和可靠性对于工程结构的安全性和稳定性起着至关重要的作用。
然而，由于焊接接头在使用过程中承受着重复加载和应力集中等因素的影响，其疲劳寿命往往成为焊接接头设计和使用过程中需要解决的一个重要问题。
一、焊接接头疲劳寿命评估方法1. 疲劳试验法疲劳试验法是一种直接评估焊接接头疲劳寿命的方法，通过对焊接接头进行一系列加载和卸载的循环试验，观察其在不同循环次数下的疲劳破坏情况，从而确定其疲劳寿命。
这种方法具有直观、可靠的特点，但是需要大量的试验样品和时间，成本较高。
2. 数值模拟法数值模拟法是一种基于有限元分析的方法，通过对焊接接头进行力学和疲劳分析，预测其在不同循环次数下的疲劳寿命。
这种方法可以较好地模拟焊接接头的应力分布和疲劳损伤形态，具有较高的准确性和效率。
然而，数值模拟法需要建立准确的材料本构模型和边界条件，对于复杂的焊接接头结构和加载情况，模拟结果可能存在一定的误差。
二、焊接接头疲劳寿命改善方法1. 材料选择焊接接头的材料选择对其疲劳寿命具有重要影响。
高强度、耐疲劳性能好的材料可以有效延长焊接接头的使用寿命。
因此，在设计和选择焊接接头材料时，应考虑其力学性能和疲劳性能指标，选择合适的材料。
2. 焊接工艺优化焊接工艺是影响焊接接头质量和疲劳寿命的关键因素之一。
通过优化焊接工艺参数，如焊接电流、焊接速度、焊接温度等，可以改善焊接接头的疲劳性能。
例如，采用适当的预热和后热处理工艺可以减少焊接接头的残余应力，提高其疲劳寿命。
3. 接头设计改进焊接接头的设计也对其疲劳寿命有着重要影响。
合理的接头形状和尺寸可以减少应力集中和应力集中因子，提高焊接接头的疲劳强度。
例如，采用圆角过渡和适当的增强措施可以改善焊接接头的应力分布，延长其疲劳寿命。
4. 表面处理焊接接头的表面处理可以改善其疲劳性能。
例如，采用喷丸、打磨等方法可以消除焊接接头表面的裂纹和缺陷，提高其表面质量和疲劳寿命。
(完整word版)焊点的质量与可靠性
焊点的质量与可靠性机电工程学院微电子制造工程1000150312 黄荣雷摘要：本文介绍了Sn-Pb合金焊接点发失效的各种表现形式，探讨失效的各种原因。
在实践基础上，指出如何在工艺上进行改进已改善焊点的可靠性，提高产品的质量。
1前言电子产品的"轻、薄、短、小"化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。
在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。
焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。
也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。
目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进步，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。
文中将就Sn-Pn焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面地介绍。
2焊点的外观评价良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。
其外观表现为：（1）良好的湿润；（2）适当的焊料量和焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位（或焊端），元件高度适中；（3）完整而平滑光亮的表面。
原则上，这些准则适合于SMT中的一切焊接方法焊出的各类焊点。
此外焊接点的边缘应当较薄，若焊接表面足够大，焊料与焊盘表面的湿润角以300以下为好，最大不超过600。
3寿命周期内焊点的失效形式考虑到失效与时间的关系，失效形式分为三个不同的时期，如图1所示。
（1）早期失效阶段，主要是质量不好的焊点大量发生失效，也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。
可以通过工艺过程进行优化来减少早期失效率。
（2）稳定失效率阶段，该阶段大部分焊点的质量良好，失效的发生率（失效率）很低，且比较稳定。
（3）寿命终结阶段，失效主要由累积的破环性因素造成，包括化学的、冶金的、热-机械特性等因素，比如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应，或热-机械应力造成焊点失效。
焊接接头疲劳寿命评估与优化
焊接接头疲劳寿命评估与优化在工程结构中，由于使用环境和外部载荷的影响，焊接接头会经历疲劳破坏。
为了保证工程结构的性能和安全，需要对焊接接头进行疲劳寿命评估与优化。
本文将对焊接接头疲劳寿命评估与优化进行探讨。
一、焊接接头疲劳寿命评估焊接接头的疲劳寿命评估是确定该结构在给定载荷下允许的循环应力次数，以避免疲劳破坏的重要步骤。
在评估焊接接头的疲劳寿命时，需要考虑以下几个方面：1.接头的应力状态焊接接头的应力状态分为剪切应力、轴向拉力和轴向压力等。
不同的应力状态将会使焊接接头产生不同形式的疲劳损伤，因此评估疲劳寿命时需要对应力状态进行分析。
2.接头的载荷载荷是影响焊接接头寿命的另一个重要因素。
接头的载荷可以是静态、动态和交变载荷等，不同形式的载荷将对接头产生不同的应力，从而影响其疲劳寿命。
3.接头的构造形式接头的构造形式会影响焊缝的尺寸和几何，同时也会影响焊接接头的疲劳寿命。
在评估焊接接头的疲劳寿命时，需要对接头的结构进行分析，以确定其对焊接接头疲劳寿命的影响。
二、焊接接头疲劳寿命优化为了延长焊接接头的疲劳寿命，需要进行优化。
疲劳寿命优化的一般步骤如下：1.确定接头疲劳应力在优化焊接接头的疲劳寿命之前，需要确定接头的疲劳应力。
可以通过数值模拟、试验或现有数据等方法获得接头的应力状态。
在确定疲劳应力时，需要考虑接头的载荷和应力状态等因素。
2.确定接头的疲劳强度接头的疲劳强度是指在给定的载荷和循环次数下所能承受的最大应力值。
可以通过试验或计算方法来获得接头的疲劳强度。
在确定疲劳强度时，需要考虑接头的材料、几何形状和焊接工艺等因素。
3.改善焊接质量焊接接头的质量对接头的疲劳寿命有着重要的影响。
因此，在优化焊接接头的疲劳寿命时，需要考虑改善焊接质量。
可以通过优化焊接工艺、选用合适的焊接材料、加强焊缝的预热和热处理等方法来改善焊接质量。
4.优化接头的结构接头的结构对焊接接头疲劳寿命有着重要的影响。
因此，在优化焊接接头的疲劳寿命时，需要考虑优化接头的结构。
(仅供参考)焊点疲劳强度研讨
焊点疲劳强度研讨一．疲劳强度电子元器件的焊点必须能经受长时间的微小振动和电路发散的热量。
随着电子产品元器件安装密度的增加，电路的发热量增加，经常会发生焊接处的电气特性劣化，机械强度下降或出现断裂等现象。
材料在变动载荷和应变长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
疲劳是一种低应力破坏。
二．提高疲劳强度性能的方法2．1提高焊点的可靠性提高焊点可靠性的最好方法有三个：提高焊点合金的耐用性；减少元件与PCB之间热膨胀系数（CTE）的失配；尽可能按照实际的柔软性来生产元件，向焊点提供更大的应变；2．1．1提高焊点合金的耐用性2．1．1．1选择合适的焊膏2．1．1 润湿性能对于焊料来说，能否与基板形成较好的浸润，是能否顺利地完成焊接的关键。
如果一种合金不能浸润基板材料，则会因浸润不良而在界面上产生空隙，易使应力集中而在焊接处发生开裂。
焊料的润湿性主要的指标浸润角和铺展率。
从现象上看，任何物体都有减少其自身表面能的倾向。
因此液体尽量收缩成圆球状，固体则把其接触的液体铺展开来覆盖其表面。
如果液体滴在固体表面，则会形成图一所示的情况。
图二和图三分别表示浸润不良和良好的现象。
θ为浸润角，显然浸润角越小，液态焊料越容易铺展，表示焊料对基板的润湿性能越好。
a. 当θ<900，称为润湿，B角越小，润湿性越好，液体越容易在固体表面展开；b. 当θ>90时称为不润湿，B角越大，润湿性越不好，液体越不容易在固体表面上铺展开，越容易收缩成接近圆球的形状;c. 当θ=00或180“时，则分别称为完全润湿和完全不润湿。
通常电子工业焊接时要求焊料的润湿角θ<200。
影响焊料润湿性能主要有:焊料和基板的材料组分、焊接温度、金属表面氧化物、环境介质、基板表面状况等。
IPC－SPVC用润湿力天平来测量并用润湿时间以及最大润湿力来表示的方法评估了不同组成的 SAC 合金的润湿性，结果发现其中（零交时间与最大润湿力）并无差异，见图4。
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热疲劳失效的三个因素
焊点疲劳失效的三个重要因素 ① 热膨胀系数不匹配 ② 温度差 ③ 周期性工作 焊点疲劳失效过程： 温度变化导致的热应力---焊点应变（蠕变应变）---焊点金属学变化和疲
劳损伤----焊点开裂失效
焊点应力--------焊点材料特性
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a) 热膨胀系数（CTE）不匹配
4.3.4 焊点的失效分析
染色试验 金相切片分析 当菊花链的电阻超过20％或者电阻超过300欧姆时，器 件失效－－－如何能够准确定位到失效焊点 －－－从哪里判断焊点疲劳失效的特征
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染色渗透试验
原理 通过将样品置于染色液中，让染 色液渗透到有裂纹或孔洞的地方。 垂直剥离已经焊上的元器件，其引 线脚与焊盘将从有裂纹或孔洞等薄 弱界面分离，元器件分离后被染红 的焊点界面将指示该处在强行剥离 前存在缺陷，即焊点不良部位被检 测到。
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常用的温度循环加速试验条件
温度范围设置 Tmax：100℃ Tmin：0℃
高低温停留时间
有铅：10min 无铅：10min～30min 温度变化速率 <20°C/min 推荐10°C/min～15°C/min
常用的温度循环加速试验条件
IPC-9701
TC1 TC2 0°C+100°C (Preferred Reference) -25°C +100°C
全局不匹配
器件和PCB不同的热膨胀系数所导致； 由不同的热膨胀系数和温度产生； 全局热不匹配的范围一般为：2-14ppm/℃ 全局热不匹配通常较大：CTE 差大和对角线距离等都较大 全局不匹配将会导致周期性的应力应变，并导致焊点疲劳失效。
局部不匹配 焊点本身材料的不匹配，导致的焊点应变通常在um级别。
n n n n X iYi X i Yi i 1 i 1 i 1 2 n n 2 n X i X i i 1 i 1
C
( X ) Y X X Y
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焊点疲劳可靠性评价标准
IPC-SM－785 表面组装焊点可靠性加速试验 试验指南（指南性） IPC-9701 表面组装焊点性能测试方法和鉴定 要求（给出了详细要求） JESD22-104-B 温度循环试验
焊点疲劳可靠性评价基础
焊点疲劳失效的机理清楚： 焊点在温度循环条件下，由于热膨胀悉数不同，在焊 点内部发生周期性的应力应变，并同时引发焊料的蠕 变变形，最终导致焊点金属学发生变化，引起焊点开 裂。 焊点疲劳失效的模型清楚 采用基于W-E方程的低周疲劳模型 从而，通过一定的加速寿命试验方法－－获取焊点疲 劳寿命数据成为可能。 理想的加速试验方法:
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停留时间的影响示例
387焊点热循环不同保温时间余留应变值
温度 ℃ 120 100 20 0 -20 -40 5min 0.34 0.34 1.9 2.6 3.4 4.2 10min 0.17 0.29 1.8 2.5 3.3 4.2 30min 0.11 0.2 1.5 2.3 3.1 4 应变值 % 60min 0.07 0.14 1.3 2 2.8 3.7 90min 0.05 0.13 1.1 1.8 2.6 3.5 120min 0 0.1 1 1.6 2.4 3.3 8h 0 0 0.3 0.7 1.2 1.8 16h 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
力学因素 焊点特殊 结构形式 高应力三轴度 较高水平的相对损伤应力
外部力学条件
金属学因素
钎料合金 力学性能 界面处Cu-Sn金 属间化合物生长 空位沿相界 间的扩散
界面空洞损伤
内部金属学物质基础
焊点失效
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焊点内部金属学演化过程
疲劳周期常常从焊料晶粒变大的形式开始，并可能在外露 的表面上呈现凹凸不平。
焊点构成及作用
焊点的基本构成 器件引脚 焊料 PCB焊盘 界面的金属化层
焊点基本作用 电气连接 机械连接
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焊点的主要可靠性问题
① 焊接缺陷（空洞、虚焊、冷焊等） ② 焊点疲劳失效（和长时间工作相关） ③ 焊点过载开裂（拉伸，跌落，弯曲，振动等）
其中又以焊点疲劳失效对组件的长期可靠性影响最大
Crack Crack Void
焊点金相分析照片
粗化带
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焊点金相分析照片
4.3.5 焊点寿命试验数据分析
焊点累积失效函数—威布尔分布
威布尔函数演化
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威布尔分布的线性最佳拟和方法：
累积失效函数
取两次对数
F ( x) 1 e ( x / )
1 ln ln ln x ln 1 F ( x)
y lnln-scale 1 1-F(x) x ln-scale
Y X C
C ln
e
C /
X ln x
n i
Y ln ln
2 n
1 1 F ( x)
n n i i i
TC3
TC4 TC5
-40°C +125°C
-55°C +125°C -55°C 100°
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典型加速条件示例
焊点加速试验系统示意图
样品和数验结果
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试验截至时间：
推荐：63.2％样品失效 或者根据起面的经验数据
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第四章 SMT焊点疲劳失效机理 及评价方法
邱宝军
020-87237355，qiubaojun@
主要内容
焊点的特点及作用 焊点疲劳失效机理 焊点疲劳失效可靠性试验方法 焊点疲劳失效可靠性设计要求 焊点疲劳失效分析方法
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典型焊点结构回顾
PCB要求
菊花链测试要求 PCB的菊花链测试结构和器件的要能够对应。 PCB要求 采用最少6层铜，厚度为2.35mm的印制板。 当器件的尺寸大于40mm时，采用厚度为3.15mm，8层铜的印制板。 电源和地层必须大于70％地铜 信号层必须大于45％的铜 菊花链最好只在最外层。
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T1－
=芯片假件上连接 =测试板上连接 图4 17x17 PBGA/PCB板菊花链设计图
焊点的菊花链设计技巧示例
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焊点的菊花链设计技巧示例
焊点的菊花链设计技巧示例
外围引线的设计技巧
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4.3.2 数据采集要求
必须采用自动数据采集系统。 1）事件监测方法 优点：可以监测电阻瞬间的开裂状况 缺点：可能太敏感，导致误判 判据：电阻值超过300欧姆（可能由所不同） 2）电阻测试方法 优点：不会导致误判 缺点：不能监测焊点瞬间的开裂—有滞后性 判据：电阻增加超过20%。（放宽时可以为50%）
事件监测仪测试结果
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电阻测试结果
4.3.3 试验条件选择要求
焊点疲劳失效的机理决定寿命试验的方法采用 温度循环试验，则主要的试验参数为： 最高温和最低温
温度保持时间
温度变化速率
试验参数选择的原则是保持失效机理不变！
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实际产品的使用条件参考
常用参数的分析
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T+
T-
=芯片假件上连接 =测试板上连接 图1 7x7 PBGA/PCB板菊花链设计图
T2+
T2－
T3＋
T1＋ T1－
T3－
=芯片假件上连接 =测试板上连接 图3 15x15 PBGA/PCB板菊花链设计图
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T1+
T2+
T3+
T4+
T4－
T3－
T2－
试验样品菊花链设计要求
Output Input
3
Package Side
Daisy chain on substrate Daisy chain on PCB
PCB Side
2
Substrate + PCB
焊点的菊花链设计要求及技巧
菊花链的设计要求能够包括所有的焊点； 针对外围焊点和芯片附近焊点最好采用单独的菊花链 设计； 为了失效分析的方便，近可能引出测试焊盘；
焊点局部和全局热不匹配图
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附 典型材料的热膨胀系数参考表
b) 温度差 T
① 样品工作导致温度差异 ② 外界温度变化导致温差差
样品外观照片
样品工作时的温度分布图
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某显示器件的热应力分布图
LED Display
Pins LED Display PCB
4.1.2 焊点疲劳失效机理解析
结论； 在100℃，保持时间10-30min就足够 在20 ℃，30-60min保持时间就足够 在0 ℃，保温时间超过90min也没太大意义
常用参数的分析
最高温和最低温 适当提高最高温度和降低最低温度能够加速失效的 进行，节省试验时间。 最高温不能超过PCB或器件材料的玻璃转化温度 最低温小于-20℃时，可能导致其它的失效 当产品的使用环境恶劣从而违反第二第三条时，要 对失效样品进行详细的分析。 温度过低或者过高会导致其他的失效机理
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元器件资料要求
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 封装轮廓图 内部芯片尺寸和位置 封装的菊花链图 焊点、焊球、引脚的共面性 焊球剪切或引脚拉力值，可能的话提供失效的模式 X Y 的CTE值 焊点润湿的焊盘直径（允许的话） 焊点焊盘形式（比如SMD NSMD） 引脚表面或焊盘金属结构（包括各层的厚度及焊料组成。