文档介绍：无铅组装可靠性
和失效分析方法
无铅产品-铅的作用
z 降低焊料熔点,便于工业应用
z 降低表面张力,增强润湿能力
z 提高流动性,形成良好焊点外观
z 提高焊料电位,增强抗氧化能力
z 形成合金,增强机械和疲劳强度
z 独特的储能、光学、连接、密封性能
※那么,为什么还要“无铅化”?
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无铅产品-铅的危害
z 铅会损害生物体的血液、神经系统和生殖系统
z 铅在生物体内具有缓慢代谢特征
z 铅对儿童的危害更大
z 铅废弃物将污染周围水源,很难消除
※铅是生物有毒物质,必须限制使用!
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无铅产品-铅的管制
z 1883年英国制定铅中毒的预防法规
z 1960年代饮用水管道的焊接中禁止使用含铅焊料
z 1970年代颜料、涂料中禁止使用含铅物质
z 1980年代全球推广使用无铅汽油
z 2003年欧盟发布RoHS/WEEE指令
z 2003年中国拟定《电子信息产品生产污染防治管
理办法》
z 。。。。。。
※全球范围内的禁铅法令逐渐形成!
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无铅产品-铅的替代
z 焊料:多种无铅焊料已经开发(Sn,Ag,Cu,In,Bi,Zn..)
z 镀层:多种无铅镀层已经开发(Sn,Ag,Ni,Au,Pd,OSP..)
z 元件:多种无铅元件已经开发
(DIP,,QFP,BGA,CSP..)
z 工艺:多种应用工艺已经试验
(Reflow,Wave,Iron Soldering..)
z 可靠性:无铅产品可靠性已经验证
(strength,fatigue,tin whisker..)
z 成本:无铅产品成本可以接受(total<3%)
※电子工业界无铅化的条件已经具备,可以实行!
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可靠性定义
z 任何产品都有有限的寿命周期;
z 按照《GJB451 1990 可靠性维修性术语定义》,
可靠性为“产品在规定的条件下和规定的时间内,
完成规定功能的能力”。
z 超过规定条件下和规定时间的失效,不属于可靠
性问题。
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可靠性基础-产品故障曲线
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可靠性的研究方法
z 产品历史经验数据的积累;
z 通过失效分析(Failure Analyse)方法寻找产品
失效的机理;
z 建立典型的失效模式;
z 通过可靠性环境和加速试验建立试验数据和真实
寿命之间的对应关系;
z 用可靠性环境和加速试验标准代替产品的寿命认
证;
z 建立数学模型描述产品寿命的变化规律;
z 通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命;
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可靠性基础-产品如何可靠?
z 研制阶段
※进行产品可靠性规划,可靠性分配,可靠性
预计,可靠性设计,并对设计方案进行可靠性
分析、增长试验。
z 试制阶段
※根据产品可靠性规划,对工艺、材料、部
件、产品进行相关试验,以验证试制样品的可
靠性是否达到规划要求。
z 量产阶段
※对产品进行例行的可靠性试验,以保障批量
生产时工艺、材料、产品的一致性和稳定性。
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电子组装可靠性的研究对象-互联连接点
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可靠性研究内容
z 可靠性设计DFR: 依据IPC-D-279等类似的DFR规
范,输入焊点寿命、失效率等要求和产品使用温度变
化范围(△T)等,结合基础数据库,进行电气的、
机械的、热学的等模型来推算焊点和组装寿命,再与
产品的可靠性要求比较,通过重新设计或修改来保证
设计的可靠。
z 可靠性测试和寿命数据分析Reliability Test and Data
Analysis:可靠性设计的水平,需要选取一定数量的
样品,在能够模拟或者可加速的环境下进行可靠性测
试,获得样品的失效分布情况。通过对失效分布的分
析,就可得到产品或焊点的可靠性数据。
z 失效分析Failure Analysis: 对可靠性测试中出现的
失效进行分析,找出失效的root cause,以便于开展
下一个DFR、RT循环。
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DFM、DFR与FA
生
命设计来料工艺稳工艺
选型质量定性参数质量和可 spread
周靠性改进 sheet
期
物料
环(PCB、 DFM 制造工艺
境器件) 失效机理
与
失效分析平台
历
程 Quality 失效分析
寿命耗损 DFR
Reliability 可靠性评
需求估平台
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电路板可靠性-产品极端环境和推荐加速试验
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电路板可