开发板级焊点温循寿命高加速实验方法及对应的寿命计算方法
【加速老化实验】,加速老化试验计算公式
【加速老化实验】,加速老化试验计算公式【加速老化实验】加速老化试验计算公式加速寿命试验寿命试验(包括截尾寿命试验)方法是基本的可靠性试验方法。
在正常工作条件下，常常采用寿命试验方法去估计产品的各种可靠性特征。
但是这种方法对寿命特别长的产品来说，就不是一种合适的方法。
因为它需要花费很长的试验时间，甚至来不及作完寿命试验，新的产品又设计出来，老产品就要被淘汰了。
所以这种方法与产品的迅速发展是不相适应的。
经过人们的不断研究，在寿命试验的基础上，找到了加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法。
加速寿命试验是用加大试验应力(诸如热应力、电应力、机械应力等)的方法，加快产品失效，缩短试验周期。
运用加速寿命模型，估计出产品在正常工作应力下的可靠性特征。
下面就加速寿命试验的思路、分类、参数估计方法及试验组织方法做一简单介绍。
1 问题高可靠的元器件或者整机其寿命相当长，尤其是一些大规模集成电路，在长达数百万小时以上无故障。
要得到此类产品的可靠性数量特征，一般意义下的载尾寿命试验便无能为力。
解决此问题的方法，目前有以下几种：（１）故障数r=0的可靠性评定方法。
如指数分布产品的定时截尾试验θL=2S(t0)2χα(2)22S(t)χαα00为总试验时间。
为风险, =0.1时，.1(2)=4.605≈4.6；当α=0.05时，χ02.05(2)=5.991≈6。
（２）加速寿命试验方法如，半导体器件在理论上其寿命是无限长的，但由于工艺水平及生产条件的限制，其寿命不可能无限长。
在正常应力水平S0条件下，其寿命还是相当长的，有的高达几十万甚至数百万小时以上。
这样的产品在正常应力水平S0条件下，是无法进行寿命试验的，有时进行数千小时的寿命试验，只有个别半导体器件发生失效，有时还会遇到没有一只失效的情况，这样就无法估计出此种半导体器件的各种可靠性特征。
因此选一些比正常应力水平S0高的应力水平S1，S2，…，Sk，在这些应力下进行寿命试验，使产品尽快出现故障。
焊点可靠性之焊点寿命预测
焊点可靠性之焊点寿命预测— 1 —焊点可靠性之焊点寿命预测在产品设计阶段对SMT 焊点的可能服役期限进行预测，是各大电子产品公司为保证电子整机的可靠性所必须进行的工作，为此提出了多种焊点寿命预测模型。
(1) 基于Manson-Coffin 方程的寿命预测模型M-C 方程是用于预测金属材料低周疲劳失效寿命的经典经验方程[9]。
其基本形式如下：C N p f =ε?β(1-1)式中 N f —失效循环数；εp —循环塑性应变范围；β, C —经验常数。
IBM 的Norris 和Landzberg 最早提出了用于软钎焊焊点热疲劳寿命预测的M-C 方程修正形式[2]：)/exp()(max /1kT Q Cf N n p m f -ε?= (1-2)式中 C, m, n —材料常数；Q —激活能；f —循环频率；k — Boltzmann 常数；T max —温度循环的最高温度。
Bell 实验室的Engelmaier 针对LCCC 封装SMT 焊点的热疲劳寿命预测对M-C 方程进行了修正[10]：c f f N /1'221???? ??εγ?= (1-3))1ln(1074.1106442.024f T c s +?+?--=-- (1-4)式中?γ —循环剪切应变范围；f 'ε—疲劳韧性系数，2f 'ε=0.65；c —疲劳韧性指数；T s —温度循环的平均温度。
采用M-C 型疲劳寿命预测方程，关键在于循环塑性应变范围的确定。
主要有两种方法：一种是解析法[10,11]，通过对焊点结构的力学解析分析计算出焊点在热循环过程中承受的循环应变范围，如Engelmaier 给出[10]：—— 2 40010)]()([2-?-α--α=γ?T T T T h Ls s c c (1-5)式中 L — LCCC 器件边长；h —焊点高度；αc , αs —分别为陶瓷芯片载体和树脂基板的热膨胀系数；T c , T s —分别为陶瓷芯片载体和树脂基板的温度；T 0 — power-off 时的稳态温度。
高加速寿命试验
一般来说，有缺陷部件和元器件（如焊点有气泡，元器件引线有划痕等）之所以容易失效是由于有缺陷部件的应力比无缺陷的要高，筛选的目的就是要剔除有缺陷的部件或元器件。
Gregg K. Hobbs根据1973年Steinberg“电子设备振动分析”一文从试片拉伸疲劳试验给出的应力与失效循环次数关系图（见图1）证明了公式（1）的存在，并证明失效循环次数与应力呈指数函数关系，应力相差一倍，失效循环次数相差1000倍，（相当于寿命相差1000倍）。这种由机械应力引起的疲劳损伤是累积的，不可逆的，通常不能消除。一般情况下有缺陷部件引起的应力集中系数可达到2或3，其应力是无缺陷部件的2或3倍，因而可使疲劳寿命相应降低好几个数量级。
这种新的可靠性试验方法就是高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS），它们都是由美国Hobbs工程公司的Gregg K Hobbs博士研究并于1988年在讲授“筛选技术”课程时提出来的，从九十年代开始HALT和HASS获得推广应用。与传统的可靠性试验不同，HALT试验的目的是激发故障，即把产品潜在的缺陷激发成可观察的故障。因此，它不是采用一般模拟实际使用环境进行的试验，而是人为施加步进应力，在远大于技术条件规定的极限应力下快速进行试验，找出产品的工作极限甚至最终达到的损坏极限（工作极限和损坏极限的几个具体定义见附录A）。然后，根据HALT确定的极限来制订HASS方案，通过HASS剔除生产制造缺陷，使产品快速达到高可靠性。
b．大大减少鉴定试验时的故障，经过HALT的产品，鉴定试验已不重要，仅是一种形式而已；
c．降低寿命周期费用；
d．能确切了解工作极限和损坏极限，为制定HASS方案，确定应力量级提供依据。
HASS的主要优点归纳如下：
电子元器件加速寿命试验方法的比较
电子元器件加速寿命试验方法的比较电子元器件都有其使用寿命。
在实际运用中，人们对电子元器件的寿命进行了不断地探索，试图找出可以延长其使用寿命的方法。
其中之一就是对电子元器件进行加速寿命试验。
本文将比较并分析三种电子元器件加速寿命试验方法，分别是Heights法、Arrhenius法和Challenger法。
一、Heights法这种试验方法是将元器件进行高温急冷处理，使组件的物理、电学参数变化。
之后将组件进行可靠性测试。
这种试验方法的主要思想是消耗某些组件的“故障”的过程，加剧这个过程来提前测试某个元器件早期失效的发生与否。
该方法在某些情况下比较适用，但操作比较复杂，需要严格的温度控制。
二、Arrhenius法这种试验方法是在一定温度下进行直流电压加注，使组件失效。
然后根据统计数据，计算出在一定条件下损坏的元器件数，从而预测元器件在实际使用条件下的寿命。
这种方法常用于电子元器件的温度应力寿命试验，通过考察元器件的失效率和失效机理，发现寿命瓶颈，从而改进元器件设计、制造和应用。
三、Challenger法这种试验方法是在特定应力水平下进行电子元器件的应力寿命试验，用时间温度容量定位法和时间流窝分析法来确定寿命特征参数并进行分布拟合。
然后基于寿命分布模型推测元器件的寿命，从而预测元器件在实际使用条件下的寿命。
该方法具有可靠性高、效率高和准确性高等特点，但是复杂且成本高。
总结：三种试验方法各有其适用范围。
在实际应用中，需要根据不同元器件的特点和试验目的，选择应用合适的方法进行加速寿命试验。
在其中，Arrhenius法和Challenger法应用比较广泛，已经成为了很多企业在进行电子元器件寿命试验时的首选方法。
同时，还需要指出的是，无论哪种试验方法均不可能完全包括现实的应力环境，因此需要在多方面结合考虑，预测电子元器件的寿命。
此外，还应当注意刻意规避高电压、高温等对电子元器件造成的伤害，以保障元器件在实际使用过程中的稳定性和寿命。
电子元器件加速寿命试验方法的比较
电子元器件加速寿命试验方法的比较电子元器件作为现代电子技术的核心组成部分，其寿命和可靠性是电子产品质量的重要指标。
为了确保电子产品的质量和性能，必须对电子元器件进行加速寿命试验，以模拟元器件在长期使用过程中的老化和损耗，以及各种环境因素对元器件的影响，从而预测元器件的寿命和可靠性，为电子产品的研发和生产提供重要的依据。
本文将对常见的电子元器件加速寿命试验方法进行比较，并对其优缺点进行分析，以提供指导和参考。
一、温度循环试验法温度循环试验法是一种常用的电子元器件加速寿命试验方法。
该方法通过将电子元器件置于高温和低温交替的环境中，以模拟元器件在实际使用过程中遇到的温度变化，从而加速元器件老化和损耗。
优点：1. 温度循环试验法能够较好地模拟元器件在实际使用过程中的温度变化，具有较高的实用性和可靠性。
2. 该方法的试验条件比较容易控制和操作，试验设备的成本相对较低。
1. 该方法只能模拟元器件在温度变化环境下的老化和损耗，无法考虑其它因素对元器件寿命的影响。
2. 模拟的温度循环周期时间较长，需要较长的试验时间，导致试验成本较高。
二、加速老化试验法加速老化试验法是一种加速元器件老化和损耗的方法，可通过提高元器件的工作电压和温度来加速元器件的老化和损耗。
优点：1. 该方法能够较好地加速元器件老化和损耗，使试验时间得到缩短，试验效果较好。
2. 试验设备通常比较简单，成本不高。
缺点：1. 不同的元器件在加速老化过程中的变化速度和机理可能不同，需要根据具体元器件进行试验参数的选择和控制。
2. 加速老化试验法的试验结果可能受电压和温度的不均匀性等因素的影响。
三、湿热老化试验法湿热老化试验法是一种模拟元器件在潮湿环境下老化和损耗的方法，将元器件置于高温高湿环境中进行试验。
1. 湿热老化试验法能够较好地模拟元器件在潮湿环境中的老化和损耗，对某些元器件如电容器等的老化产生较大的影响。
2. 试验方法易于操作，试验设备的成本相对较低。
SMT焊点疲劳寿命的预估
新技术新工艺2020年第11期SMT焊点疲劳寿命的预估$刘新胜，李晓聪，杨丽娜，兰治军，王萍，张瑶，徐璐，王婕(中国北方车辆研究所，北京100071)摘要：表面组装工艺的优劣直接影响印制电路板组件的质量及可靠性，进而对整机系统的可靠性能产生决定性影响。
特别是,无铅元器件有铅焊料的混装技术较为复杂,相比传统有铅工艺，具有更高的焊接峰值温度和更窄的工艺窗口。
其焊点失效主要是由于产品周期性工作导致的温度变化以及外界环境周期性的温度变化，导致产品的互连焊点发生周期性的应力应变作用，引起焊点的热疲劳和蠕变疲劳，进而发生互连失效。
为提升电子产品的质量和可靠性，基于PCBA组件的典型工作剖面及装备使用的环境条件，以组件中有高可靠性风险的器件为工艺研究对象，制备了菊花链线路的寿命评估板，设定典型应力水平的温度循环开展试验，并根据加速模型进行外推，预测了焊点寿命数据。
关键词：焊点疲劳寿命；混装焊点；菊花链测试结构；温度循环；加速试验；可靠性中图分类号:TG405文献标志码:APrediction of SMT Solder Joint Fatigue LifeLIU Xinsheng#LI Xiaocong#YANG Lina,LAN Zhijun,WANG Ping,ZHANG Yao#XU Lu,WANG Jie(China North Vehicle Research Institute#Beijing100071#China)Abstract:The good and bad of the surface assembly process directly affected the quality and reliability of the printed circuit board components and finally affected the reliability of the whole system.In particular#the mixing technology of lead-freecomponentswithleadsolderwasmorecomplicated#andhadahigherpeaksolderingtemperatureandanarrowerprocess windowthanthatofthetraditionalleadedprocess+Thefailureofthesolderjointswasmainlyduetothetemperaturechanges causedbytheperiodicworkoftheproductandtheperiodictemperaturechangesofexternalenvironment#whichresultedin periodicstressandstraine f ectsontheinterconnectsolderjointsoftheproducts#andcausedthermalfatigueandcreepfa-tigueofthesolderjoints#thenaninterconnectionfailureoccurred+Inordertoimprovethequalityandreliabilityofelectronic products#based on the typical working profile of PCBA components and the environmental conditions that the equipment used#thecomponentswithhighreliabilityrisksinthecomponentswereusedastheresearchprocessobjectstopreparethe lifeevaluationboardofthedaisychaincircuit#thetemperaturecycletestwascarriedoutwithatypicalstresslevel#andthe acceleration modelwasextrapolatedtopredictthesolderjointlifedata+Key words:solder joint fatigue life#mixed solder joint#daisy chain test structure#temperature cycle#accelerated test# reliabiliEy电装工艺的优劣直接影响印制电路板组件的质量及可靠性，在电子器件或电子整机的所有故障原因中，约70%以上为焊点失效造成(1),特别是，无铅元器件-有铅焊料的混装技术较为复杂,相比于传统有铅工艺，具有更高的焊接峰值温度和更窄的工艺窗口,此外,混合焊料较宽的熔点范围、较差的润湿能力和较高的弹性模量等特征也给混装工艺电子装备的质量和可靠性带来了隐患閃。
可靠性测试产品高加速寿命试验方法指南
可靠性测试产品高加速寿命试验方法指南一、试验前准备1.定义试验目标：明确试验的目标，例如研究产品在高加速条件下的寿命和可靠性。
2.确定试验条件：确定试验的温度、湿度、震动等条件，通常通过考虑实际使用环境和产品的特性来确定。
3.设定试验方案：根据试验目标和条件，制定试验方案，包括试验时间、采样点、数据记录等。
二、试验过程1.安装产品：按照产品的安装要求进行安装，并确保安装牢固可靠。
2.试验设备检查：检查试验设备的工作状态、仪器的准确度、传感器的连接等，确保设备正常工作。
3.数据采集与记录：使用合适的数据采集设备和记录方法，实时采集试验过程中的数据，例如温度、湿度、振动等。
三、试验注意事项1.温度控制：根据试验需求和产品的设计要求，控制试验环境的温度稳定在目标温度，避免产生温度过高或过低的影响。
2.湿度控制：根据试验需求和产品的设计要求，控制试验环境的湿度稳定在目标湿度，避免产生湿度过高或过低的影响。
3.震动控制：根据试验需求和产品的设计要求，设定合适的震动频率、振幅和持续时间，控制试验中的震动条件。
4.数据处理与分析：将试验过程中采集到的数据进行处理和分析，例如计算产品的寿命、可靠性指标等，得出试验结果并进行评估。
四、试验结果分析1.寿命分析：根据试验结果，计算产品的寿命参数，例如平均寿命、失效率曲线等，分析产品在高加速条件下的寿命特性。
2.可靠性评估：根据试验数据，分析产品的可靠性指标，例如可靠度、失效率、故障率等，评估产品在高加速条件下的可靠性水平。
3.结果解释和改进：根据试验结果和分析，结合产品的设计和制造过程，解释试验结果，并提出改进产品可靠性的建议和措施。
五、试验注意事项1.安全措施：在进行高加速寿命试验时，要注意保证试验人员的安全，使用符合要求的试验设备和设施，正确使用试验设备以避免发生事故。
2.数据记录与保存：确保试验过程中的数据记录的准确性和完整性，并妥善保存试验数据，以备后续分析和评估使用。
高加速寿命试验
高加速寿命试验介绍高加速寿命试验是一种用来测试产品在相对较短时间内是否能够承受长时间使用的试验方法。
该试验主要通过模拟产品在加速寿命测试中所受到的各种环境因素和应力，以验证产品的寿命和可靠性。
本文将介绍高加速寿命试验的背景、目的、流程以及应用范围。
背景随着科技的不断进步，人们对产品寿命和可靠性的要求也越来越高。
为了满足用户对产品品质的要求，各行各业都在不断研发新的测试方法。
而高加速寿命试验作为一种对产品进行可靠性评估的方法，在工业界得到了广泛应用。
目的高加速寿命试验的主要目的是通过模拟产品在实际使用环境下所遇到的应力，来测试产品在较短时间内的可靠性和寿命表现。
该试验可以提供关于产品失效机制、可靠性指标和寿命预测的重要数据，帮助制造商改进产品设计和制造过程，从而提高产品质量和可靠性。
流程高加速寿命试验的流程可以概括为以下几个步骤：1.确定试验目标和环境条件：根据产品的实际使用情况和要求，确定试验的目标和环境条件，包括温度、湿度、振动等因素。
2.设计试验方案：根据试验目标和环境条件，设计试验方案。
包括确定试验所需的设备、仪器和材料，以及试验的具体参数和持续时间。
3.执行试验：按照设计的试验方案，进行试验。
根据产品的特性和要求，可以进行单一应力、多应力或连续应力的试验。
4.数据收集和分析：在试验过程中，及时收集试验数据，并进行分析。
可以通过测量和记录产品的寿命、失效模式、可靠性指标等参数来评估产品的性能和可靠性。
5.结果验证与报告撰写：将试验结果与设计目标进行对比，验证试验结果的可靠性。
根据试验结果编写试验报告，包括试验的目的、方法、结果和结论等内容。
应用范围高加速寿命试验广泛应用于各个行业的产品研发和质量控制过程中，特别是在电子、汽车、航空航天、通信等领域中。
以下是一些典型的应用案例：•电子产品：测试电子产品在高温、低温、高湿度等极端环境下的可靠性和寿命。
•汽车零部件：评估汽车零部件在振动、温度循环和盐雾等条件下的耐久性和可靠性。
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开发板级焊点温循寿命高加速实验方法及对
应的寿命计算方法
开发板级焊点是电子产品中最重要的组成部分之一，其寿命对于整个电子产品的稳定性和可靠性具有至关重要的影响。
焊点温循是导致开发板级焊点失效的主要原因之一，因此需要进行高加速实验方法来测试开发板级焊点的寿命。
高加速实验方法：
1. 焊点样品的准备：从开发板中取出多个焊点样品，进行打磨和清洗处理，确保样品表面光洁无杂质。
2. 焊点样品的安装：将焊点样品放置在温循测试台中，确保每个样品之间的距离保持一定的间隔。
3. 温循实验的设定：设置恒定的高温和低温环境，每一周期的温度变化幅度应该能够使焊点样品经历一定程度的热膨胀和冷缩。
4. 温循实验的进行：在设置完成的温循条件下，对所有样品进行长时间的温循实验。
5. 进行测试：在一定的时间间隔内对样品进行电性能测试，如焊点电阻值、电流波形等，记录测试数据。
6. 数据分析：根据测试数据对焊点的寿命进行计算。
寿命计算方法：
在高加速实验中，焊点失效是导致寿命减短的关键因素。
因此，
在数据分析的过程中，需要采用失效统计学方法来计算焊点的寿命。
失效统计学方法包括失效概率法和失效密度法两种。
失效概率法：根据焊点失效的概率，计算其失效时间，即焊点的
寿命。
焊点失效概率与温度、当前焊点状态等因素密切相关，需要进
行深入研究和分析。
失效密度法：根据焊点失效率，计算时间单位内发生的失效个数，可以对焊点寿命的进一步评估和预测。
综上所述，通过高加速实验方法和失效统计学方法，可以深入了
解焊点寿命的变化规律和失效机制，提高电子产品设计和制造的可靠
性和稳定性。