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一种组装主板一种组装主板（PCBAPCBA）可靠性验证）可靠性验证方法方法PreparedBy:

Henry.PengIssuedate:

Mar,30th,2011定义定义定义定义组装主板组装主板组装主板组装主板焊接的焊接的验证方式。

验证方式。

1.技术背景技术背景RoHS&WEEE的无卤制程的无卤制程回流焊与波峰焊回流焊与波峰焊工艺调整工艺调整焊接失效焊接失效质量与可靠性的区别质量与可靠性的区别2.发明内容发明内容理论原理理论原理验证方式验证方式不良及改善方式不良及改善方式主板验证方式主板验证方式锡须产生机理及避免方法锡须产生机理及避免方法3.具体实施方式具体实施方式流程：

标准板，重工板流程：

标准板，重工板可靠性验证可靠性验证

（1）可靠性验证可靠性验证

（2）HASS具体实施方式具体实施方式异常流程异常流程焊接性评估：

焊接性评估：

X-Ray，红墨水，切片，推拉力，锡须，红墨水，切片，推拉力，锡须检测检测RoHS&WEEE的无卤制程的无卤制程欧盟议会及欧盟委员会于欧盟议会及欧盟委员会于2003年年2月月13日在其日在其官方官方公报公报上发布了上发布了废旧电子电气废旧电子电气设备指令（简称设备指令（简称WEEE指指令令）和）和电子电气功设备中限制使用某些有害物质指电子电气功设备中限制使用某些有害物质指令令（简称（简称RoHS指令指令），），2006年年7月开始执行。

月开始执行。

以下是以下是RoHS中对六种有害物规定的上限浓度：

中对六种有害物规定的上限浓度：

1铅铅1000ppm以下以下4六价铬六价铬1000ppm以下以下2水银水银1000ppm以下以下5多溴联苯（多溴联苯（PBB）1000ppm以下以下3镉镉100ppm以下以下6多溴二苯醚（多溴二苯醚（PBDE）1000ppm以下以下回流焊与波峰焊回流焊与波峰焊回流焊：

内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到回流焊：

内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到足足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧侧的焊料融化后与主板粘结。

这种工艺的优势是温度易于的焊料融化后与主板粘结。

这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。

一般用于制。

一般用于SMT（SMT（SurfaceMountedTechnology）贴片较多。

贴片较多。

波峰焊：

让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达波峰焊：

让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫所以叫“波峰波峰焊焊”，一般用于，一般用于DIPDIP等插件比较多。

等插件比较多。

工艺调整工艺调整除温度外，材料，除温度外，材料，PCBPCB，助焊剂，焊料，焊接工，助焊剂，焊料，焊接工艺的变更以及成本的剧增亦导致了焊接问题的进一艺的变更以及成本的剧增亦导致了焊接问题的进一步加剧，产生开裂，偏位，空洞，爬锡不足，锡须步加剧，产生开裂，偏位，空洞，爬锡不足，锡须等焊接失效异常。

等焊接失效异常。

当然，焊接失效除了跟焊接工艺有关之外，还与当然，焊接失效除了跟焊接工艺有关之外，还与PCBPCB选材，设计，助焊剂和焊接材料本身密切相关。

选材，设计，助焊剂和焊接材料本身密切相关。

一般无铅焊接的炉子最高温度在一般无铅焊接的炉子最高温度在260260以上才能保以上才能保证证焊膏的融化，而有铅（焊膏的融化，而有铅（锡锡63%63%铅铅37%37%）焊接炉子的最高）焊接炉子的最高温度温度245-255245-255就行了，要根据板和炉的情况来具体调节。

就行了，要根据板和炉的情况来具体调节。

焊接失效焊接失效据统计，半数以上的主板失效是由于焊接失效引据统计，半数以上的主板失效是由于焊接失效引起的，而大多数公司却没有采用系统化的焊接可靠起的，而大多数公司却没有采用系统化的焊接可靠性验证方法来进行检测，导致主板由于焊接失效造性验证方法来进行检测，导致主板由于焊接失效造成的可靠性不高。

其实按照系统的焊接可靠性验证成的可靠性不高。

其实按照系统的焊接可靠性验证方法，通过选择合适的测试方法和验证方式，反馈方法，通过选择合适的测试方法和验证方式，反馈至制程来控制焊接的质量，达到业界领先的产品质至制程来控制焊接的质量，达到业界领先的产品质量是可以实现的。

量是可以实现的。

根据短板原理，主板系由成千上万的电子元器根据短板原理，主板系由成千上万的电子元器件通过焊接紧密联系在一起的系统，由于一两个焊件通过焊接紧密联系在一起的系统，由于一两个焊接失效特别是关键器件的失效而导致不可用，即使接失效特别是关键器件的失效而导致不可用，即使这些失效在几年后才开始逐步呈现，也是极不划算这些失效在几年后才开始逐步呈现，也是极不划算的。

当然，焊接失效除了跟焊接工艺有关之外，还的。

当然，焊接失效除了跟焊接工艺有关之外，还与与PCBPCB选材，设计，助焊剂和焊接材料本身密切相关。

选材，设计，助焊剂和焊接材料本身密切相关。

质量与可靠性的区别质量与可靠性的区别本发明只涉及焊接可靠性验证方面，而不针对焊接本发明只涉及焊接可靠性验证方面，而不针对焊接原理及焊接工艺本身，仅对其进行一般性的介绍。

本发原理及焊接工艺本身，仅对其进行一般性的介绍。

本发明并没有针对每个单独测试的指引，而是有助于决定测明并没有针对每个单独测试的指引，而是有助于决定测试方式。

这通常取决于主板的复杂性，技术和新颖处以试方式。

这通常取决于主板的复杂性，技术和新颖处以及供应商。

及供应商。

值得注意的是，功能和外观预测试时发现的焊接异值得注意的是，功能和外观预测试时发现的焊接异常，包括虚焊，连桥，空洞，生锈，变色等属于质量问常，包括虚焊，连桥，空洞，生锈，变色等属于质量问题，通过初步的改良工艺和改进焊接稳定性即可得以解题，通过初步的改良工艺和改进焊接稳定性即可得以解决。

而通过振动，高温高湿，冷热冲击等过程可靠性验决。

而通过振动，高温高湿，冷热冲击等过程可靠性验证发现的焊接异常和外观瑕疵问题才属于可靠性的范畴，证发现的焊接异常和外观瑕疵问题才属于可靠性的范畴，需要进一步的制程稳定性改良需要进一步的制程稳定性改良。

理论原理理论原理针对在组装主板的设计和制造过程中，耐久焊针对在组装主板的设计和制造过程中，耐久焊接缺陷不易呈现的问题；用比产品在正常条件使用接缺陷不易呈现的问题；用比产品在正常条件使用所经受的更为严酷的试验环境，使用可靠性加速的所经受的更为严酷的试验环境，使用可靠性加速的方法来进行测试，在给定的试验时间内就能获得比方法来进行测试，在给定的试验时间内就能获得比在正常条件下更多的信息。

同时，须充分考虑可能在正常条件下更多的信息。

同时，须充分考虑可能的产品设计的产品设计/材料不良导致的大规模重工至恶劣的使材料不良导致的大规模重工至恶劣的使用，存储和运输环境，当中可能承受的环境，机构用，存储和运输环境，当中可能承受的环境，机构和综合压力。

和综合压力。

在诸多不良因素影响下的焊接状况，初始外观检在诸多不良因素影响下的焊接状况，初始外观检测和全功能测试可能均良好，但随着时间的推移和测和全功能测试可能均良好，但随着时间的推移和环境，机构，综合应力的作用下，其潜在的缺陷会环境，机构，综合应力的作用下，其潜在的缺陷会逐渐暴露出来。

逐渐暴露出来。

验证方式验证方式本发明公开了一种组装主板（本发明公开了一种组装主板（PCBAPCBA）可靠性验证）可靠性验证方法，用于确认包括计算机类电脑主板在内的焊接方法，用于确认包括计算机类电脑主板在内的焊接可靠性。

该验证方法将预测试外观正常和功能稳定可靠性。

该验证方法将预测试外观正常和功能稳定的组装主板分别经过可靠性测试及焊接性评估，为的组装主板分别经过可靠性测试及焊接性评估，为制程提供评估结果或为失效分析提供依据。

制程提供评估结果或为失效分析提供依据。

其中可靠性测试包括重工，振动，跌落，重力其中可靠性测试包括重工，振动，跌落，重力冲击，高温高湿，冷热循环和高加速应力筛选，以冲击，高温高湿，冷热循环和高加速应力筛选，以模拟运输或极端环境使产品出货几年后可能出现的模拟运输或极端环境使产品出货几年后可能出现的焊接问题提前暴露出来；而焊接性评估包括焊接问题提前暴露出来；而焊接性评估包括X-RayX-Ray，切片，红墨水，推拉力和锡须检测，充分检测焊接切片，红墨水，推拉力和锡须检测，充分检测焊接状况。

状况。

该方法也有助于挑选合格的电子元器件，焊锡和该方法也有助于挑选合格的电子元器件，焊锡和PCBPCB板。

板。

不良及改善方式不良及改善方式常见的焊接不良改良包括：

常见的焊接不良改良包括：

aa印锡不足，导致虚焊：

印锡不足，导致虚焊：

增加印锡量，对钢网进行增加印锡量，对钢网进行扩孔或加厚扩孔或加厚bb零件引脚可焊性差导零件引脚可焊性差导致上锡不良：

调整炉温，致上锡不良：

调整炉温，更换元件更换元件cc炉温曲线不良，比如炉温曲线不良，比如温度低或恒温时间不够等：

温度低或恒温时间不够等：

调整炉温曲线调整炉温曲线ddPCBPCB焊盘可焊性差导致焊盘可焊性差导致引脚与焊盘润湿不良：

修引脚与焊盘润湿不良：

修整整PCBPCB焊盘，改良焊盘，改良PCBPCB其它可能导致焊其它可能导致焊接不良的还包括接不良的还包括助焊剂过多助焊剂过多/润湿润湿性不足性不足/活性不够活性不够/不均匀，走板速不均匀，走板速度太快，焊接前度太快，焊接前未预热或预热温未预热或预热温度过低，度过低，PCBPCB本身本身工艺问题工艺问题/零件脚零件脚太密太密/穿孔不良，穿孔不良，浸锡角度不对，浸锡角度不对，有气泡有气泡/气泡爆裂气泡爆裂形成锡珠等等形成锡珠等等。

锡须产生机理及避免方法锡须产生机理及避免方法值得一提的是锡须，禁铅以后，锡须问题冒了出来。

其根值得一提的是锡须，禁铅以后，锡须问题冒了出来。

其根本原因是本原因是PCBPCB的铜与焊料的锡相互扩散形成的金属互化物或电镀的铜与焊料的锡相互扩散形成的金属互化物或电镀镀层的残余应力，其严重后果会导致相邻焊脚的短路和尖端放镀层的残余应力，其严重后果会导致相邻焊脚的短路和尖端放电，在移动时亦有可能脱落造成金属短路。

它在初始常态下是电，在移动时亦有可能脱落造成金属短路。

它在初始常态下是不会很快呈现的，在某些环境因素例如在热带和昼夜温差较大不会很快呈现的，在某些环境因素例如在热带和昼夜温差较大的气候作用下几年后问题才会逐渐生长出来，这就需要进行充的气候作用下几年后问题才会逐渐生长出来，这就需要进行充分的高温高湿和冷热循环（一般为半个月）来进行模拟，再用分的高温高湿和冷热循环（一般为半个月）来进行模拟，再用高倍的立体显微镜来进行锡须检测。

高倍的立体显微镜来进行锡须检测。

视锡须检测的结果，充分考虑风险和成本，对锡须预防和视锡须检测的结果，充分考虑风险和成本，对锡须预防和补救措施有：

控制回焊冷却工艺（每秒补救措施有：

控制回焊冷却工艺（每秒44以上，使用氮气）；以上，使用氮气）；冷却回火处理；加入镀镍或镀银层；将纯镀锡层高温退火处理；冷却回火处理；加入镀镍或镀银层；将纯镀锡层高温退火处理；电镀雾锡，改变结晶结构等；用聚合物制造共性保护层等。

电镀雾锡，改变结晶结构等；用聚合物制造共性保护层等。

主板验证方式主板验证方式主板认证包括可靠性验证和焊接性评估。

主板认证包括可靠性验证和焊接性评估。

过程验证主要包括重工过程验证主要包括重工Rework，振动，振动Vibration，跌，跌落落Drop，重力冲击，重力冲击GravityShock，摇屏，摇屏Torsion，冷热冲冷热冲击击ThermalShock，高温高湿，高温高湿HighTemp&Humidity，HALT（高加速寿命测试）和（高加速寿命测试）和HASS（高加速应力筛选）。

（高加速应力筛选）。

过程测试前后均要检查外观，进行全功能测试；而过程测试前后均要检查外观，进行全功能测试；而