高加速壽命試驗(yàn)對(duì)焊點(diǎn)的可靠性評(píng)估

高加速壽命試驗(yàn)是加速電子產(chǎn)品在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)的損壞因素，以比實(shí)際使用更短的時(shí)間引發(fā)失效，藉此鑒定產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)要求，以及對(duì)失效模式分析并提出改進(jìn)方案。

高加速壽命試驗(yàn)基本原理
高加速壽命試驗(yàn)的基本原理是，加速應(yīng)力會(huì)加速試件的失效機(jī)制，使得試件在較短的時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出與正常應(yīng)力水平下相同的失效模式和失效分布。通過(guò)合理的工程和統(tǒng)計(jì)假設(shè)，以及與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計(jì)模型，可以將加速壽命試驗(yàn)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為正常應(yīng)力水平下的可靠性信息。
高加速壽命試驗(yàn)在電子封裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是對(duì)于焊點(diǎn)的可靠性評(píng)估。

焊點(diǎn)疲勞失效原因
焊點(diǎn)是電子封裝中連接芯片和基板、基板和外部引腳等不同材料和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，其可靠性直接影響了電子產(chǎn)品的性能和壽命。焊點(diǎn)在反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生微觀裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象，即焊點(diǎn)的疲勞失效。
在疲勞失效中，焊點(diǎn)最后的開(kāi)裂有兩個(gè)基本理論，一個(gè)是晶粒的過(guò)度生長(zhǎng)，另一個(gè)是IMC生長(zhǎng)過(guò)程中的柯肯達(dá)爾效應(yīng)。

晶粒的過(guò)度生長(zhǎng)是指焊料中的晶粒在高溫或長(zhǎng)時(shí)間的熱循環(huán)下，會(huì)變得越來(lái)越大，晶粒間的間隙也逐漸增加，晶粒變得不在致密而易脆，最終突兀的晶粒崩塌碎裂。
IMC生長(zhǎng)過(guò)程中的柯肯達(dá)爾效應(yīng)是指焊點(diǎn)中的金屬間化合物（IMC）在擴(kuò)散過(guò)程中，由于不同金屬原子的擴(kuò)散速率不同，會(huì)在IMC內(nèi)部或界面處產(chǎn)生空洞或空缺，導(dǎo)致IMC變脆，易于開(kāi)裂。當(dāng)前已確認(rèn)的柯肯達(dá)爾效應(yīng)金屬如：Ag-Au，Ag-Cu，Au-Ni，Cu-Al，Cu-Sn。

高加速壽命試驗(yàn)的測(cè)試項(xiàng)目
為了評(píng)估焊點(diǎn)的可靠性，高加速壽命試驗(yàn)包含熱循環(huán)測(cè)試（功能性熱循環(huán)、溫度循環(huán)、溫度沖擊）、機(jī)械循環(huán)（溫度+機(jī)械應(yīng)力）、振動(dòng)試驗(yàn)（隨機(jī)、振動(dòng)、固定源振動(dòng)、正弦振動(dòng)）、蠕變斷裂試驗(yàn)、機(jī)械沖擊實(shí)驗(yàn)，通過(guò)一系列測(cè)試項(xiàng)目可以相互比較以協(xié)助判定，加速焊點(diǎn)的疲勞失效以達(dá)到測(cè)試目的。
總之，高加速壽命試驗(yàn)是一種有效的評(píng)估焊點(diǎn)可靠性的方法，它可以加速產(chǎn)品在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)的損壞因素，對(duì)焊點(diǎn)的失效模式分析并提出改進(jìn)方案，為電子封裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供可靠性保障。

審核編輯 黃宇