表一、IPC-9701中描述的试验条件
试验条件 T(min) T(max) ΔT Tsj 注释
TC1 0 ºC +100 ºC 100 ºC 50 ºC 推荐参考
TC2 -25 ºC +100 ºC 125 ºC 37.5 ºC
TC3 -40 ºC +125 ºC 165 ºC 42.5 ºC 违反IPC-SM-785
TC4 -55 ºC +125 ºC 180 ºC 35 ºC 违反IPC-SM-785
TC5 -55 ºC +100 ºC 155 ºC 22.5 ºC 违反IPC-SM-785
表二、IPC-9701中描述的合格要求
合格要求 循环数 说明
NTC-A 200
NTC-B 500
NTC-C 1000 推荐参考TC2,TC3,TC4
NTC-D 3000
NTC-E 6000 推荐参考TC1
IPC-9701标准化了五种试验条件下的性能实验方法,从良性的0<->100ºC的TC1参考循环条件到恶劣的-55<->125ºC的TC4条件。符合合格要求的热循环数(NTC)从NTC-A变化到NTC-E,NTC-A等于200次循环(在任何试验条件下容易达到,基本上只保证适当的焊锡湿润),NTC-E等于6000次循环。在T(min)和T(max)温度极限的驻留时间对于所有试验条件都是10分钟。
相对的慢加速TC1试验条件是基准试验目的的首选参考试验条件,因为该试验最接近地模仿实际使用条件,外部损伤机制支配的可能性最小。对实验条件TC1的首选合格要求是NTC-E,即等于6000次循环。
IPC-9701也包括附带条件,对于试验条件TC3, TC4和TC5的温度循环范围可能具有不止一种损伤机制。这个事实会破坏IPC-SM-785所述的焊接可靠性适当加速试验的警告条件 - 焊锡的时间、温度、应力有关的材料性能的结果。由于多种损伤机制,这些结果的混杂会造成对产品可靠性评估的加速试验结果的推断出问题。无任如何,要为这些实验条件提供加速因子,以提供相对的指引。
加速因子与方程
存在两个加速因子(AF, acceleration factor):1) AF(循环) - 与焊点的循环疲劳寿命有关,该寿命是在有关给定使用环境中产品寿命的试验中获得的,2) AF(时间) - 与焊点失效的时间有关, 它是在有关在给定的使用环境中产品寿命的试验中获得的。
循环失效的加速因子是:AF(循环) = N(现场) / N(试验)。
时间的加速因子是:AF(时间) = AF(循环) x f(试验) / f(现场)
IPC-9701使用Engelmaier-Wild焊点失效模型来评估加速因子,该模型在IPC-D-279的附录A中作了叙述。当然,也存在其他模型可用于这个目的,但是由于大多数这些模型是基于来自焊点加速可靠性试验的经验数据,所得到的加速因子不应该与来源于焊锡疲劳数据的模型有太大区别。IPC委员会预计该文件的未来版本将包括来自其他模型的加速因子,当这些模型可以得到的时候。
Jack Crawford is director of assembly, standards and technology with IPC, Northbrook, IL; (847) 790-5393; e-mail: jackcrawford@ipc.org.
Werner Engelmaier is president of Engelmaier Associates, L.C., Ormond Beach, FL; (386) 437-8747; e-mail: engelmaier@aol.com.