電子組件可靠性的三個(gè)構(gòu)成部分出發(fā)，首先分析電子組件在整個(gè)生命周期的常見應(yīng)力及失效表現(xiàn)，并針對(duì)電子組件可靠性的三個(gè)組成部分的可靠性問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，分別介紹了電子組件工藝質(zhì)量評(píng)估，焊點(diǎn)熱疲勞失效機(jī)理及評(píng)價(jià)方法；焊點(diǎn)過(guò)應(yīng)力失效機(jī)理及評(píng)價(jià)方法；PCB常見失效問(wèn)題及控制方法，電子組件電化學(xué)失效機(jī)理及評(píng)價(jià)方法；電子元器件主要失效機(jī)理及控制方法等。 課程重點(diǎn)為：
 Ø電子組件可靠性的影響要素；
 Ø影響電子組件可靠性的主要問(wèn)題； 高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 Ø電子組件常用的失效分析方法；
 Ø電子組件常見可靠性問(wèn)題的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法； 課程目標(biāo) 了解可靠性基礎(chǔ) 掌握電子組件主要失效模式、失效機(jī)理和分析方法 掌握電子組件可靠性評(píng)價(jià)方法

課程目的及目標(biāo)

課程內(nèi)容
 Ø電子組件可靠性概述
 Ø電子組件失效分析方法
 Ø焊接原理及焊接工藝評(píng)價(jià)方法
 Ø焊點(diǎn)熱疲勞、機(jī)械過(guò)應(yīng)力等可靠性評(píng)價(jià)方法
 ØPCB來(lái)料質(zhì)量綜合保證技術(shù)
 Ø電子組件絕緣可靠性試驗(yàn)及失效案例研究
 Ø電子元器件可靠性要求及失效案例研究

*章 電子組件可靠性概述

Ø可靠性的定義
 Ø電子組件可靠性特點(diǎn)及工作方法

 可靠性是什么？高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 可靠性：“可靠性”描述的是產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間（t>0）內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。 三個(gè)重要方面： （1）規(guī)定的時(shí)間（泛指壽命單位） （2）規(guī)定的條件（熱、機(jī)械、化學(xué)、電磁、電化學(xué)等） （3）規(guī)定的功能（技術(shù)、性能指標(biāo)） 常見的可靠性舉例： 1）某手機(jī)在正常使用的條件下三年內(nèi)不出故障的概率為99.5%。 2）手機(jī)主板在1米高度，10次跌落后，不出故障的概率大于99% 3）……
 1.1 可靠性定義
 那可靠性是什么？
 可靠性是質(zhì)量的時(shí)間指標(biāo)

•失效三階段：早期失效、隨機(jī)失效、耗損老化
 •早期失效——工藝、材料缺陷和設(shè)計(jì)裕度不足是主要因素，通過(guò) 工藝質(zhì)量控制解決、過(guò)應(yīng)力裕度設(shè)計(jì)解決。 隨機(jī)失效——誤操作、使用不當(dāng)、外界環(huán)境突變等，人為、環(huán)境 因素是主要影響因素，通過(guò)規(guī)范操作、降額使用解決。 耗損失效— 結(jié)構(gòu)磨損、材料老化是主要因素，通過(guò)固有壽命、工 藝技術(shù)設(shè)計(jì)解決。

隨時(shí)間變化的失效三階段分析
 常用可靠性特征量
 •可靠度R(t)——產(chǎn)品在規(guī)定的條件、規(guī)定的時(shí)間t內(nèi)完成規(guī)定功能的概率,“三個(gè)規(guī)定”。高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 •累積失效概率F(t)——產(chǎn)品在規(guī)定條件、規(guī)定的時(shí)間t以前的累積失效概率。

•失效率λ(t)——在規(guī)定的條件、規(guī)定的t時(shí)刻，尚未失效產(chǎn)品在單位時(shí)間內(nèi)失效的概率，描述仍能工作器件失效的可能性。
 •平均壽命MTTF——批產(chǎn)品的壽命平均值 。
 •中位壽命(t0.5)——可靠度R=0.5時(shí)，對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間，產(chǎn)品一半已經(jīng)失效。
 •可靠壽命(tr) ——可靠度為任一值R時(shí)，對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間。
 常用可靠性特征量
 電子組件可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表（總數(shù)量140）
 可靠性計(jì)算示例
 可靠度變化示意圖
 中位 壽命高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 平均 壽命
 失效率隨時(shí)間變化圖

可靠性的應(yīng)用-一個(gè)電表的故事
 v 十年包換？
 v 能否達(dá)到？
 v 如何達(dá)到？
 v 如何更好？

1.2 SMT電子組件可靠性特點(diǎn)

電子組件是電子產(chǎn)品的心臟
 核心：電子元器件 PCB 焊點(diǎn)

8 焊料連接可靠性器件可靠性PCB可靠性焊點(diǎn)可靠性 環(huán)境條件工藝條件材料 熱機(jī)械加載動(dòng)態(tài)機(jī)械加載電化學(xué)電學(xué) 焊點(diǎn)特征 焊料合金/微結(jié)構(gòu) 焊料/焊盤 焊料 空洞錫膏的放置器件放置助焊劑焊接曲線電路板結(jié)構(gòu)器件位置焊盤/過(guò)孔支撐/機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)焊料合金/錫膏器件結(jié)構(gòu)/尺寸器件端口結(jié)構(gòu)/金屬化層電路板材料/尺寸/鍍層材料設(shè)計(jì)制造使用
 電子組件的可靠性取決于器件/PCB/焊點(diǎn)的可靠性
 1.2.1 電子組件可靠性概要
 1.2.2 電子組件生命周期分析
 電子組件生命周期分析 1 組裝焊接--熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力 2 測(cè)試及老化--機(jī)械、電應(yīng)力 3 儲(chǔ)存--溫度、濕度、機(jī)械 4 運(yùn)輸--機(jī)械應(yīng)力（振動(dòng)、沖擊）、溫度、濕度等 5 使用--溫度、濕度、化學(xué)、電、機(jī)械、輻射等等 不同的應(yīng)力環(huán)境可能導(dǎo)致不同的失效形式，并zui終導(dǎo)致產(chǎn)品失效。 其中，焊接過(guò)程對(duì)器件、焊點(diǎn)和PCB的可靠性都有相當(dāng)大的影響。

 電子組件焊接
 --－形成良好焊點(diǎn)的前提、并影響器件和PCB等的可靠性
 形成良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵是:在焊接界面良好潤(rùn)濕,并形成合適的金屬間化合物.
 1）組裝焊接高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 測(cè)試?yán)匣昂Y選的目的：排除早期缺陷。 測(cè)試?yán)匣赡軒?lái)的問(wèn)題： 由于應(yīng)力選擇的問(wèn)題，可能對(duì)正常的樣品造成損傷，特別是對(duì)于焊點(diǎn)。 可能的應(yīng)力： 熱沖擊--－焊點(diǎn)開裂 機(jī)械振動(dòng)--－焊點(diǎn)脫離 溫度/濕度--－腐蝕 溫度----合金層變厚
 2）測(cè)試及篩選測(cè)試：彎折試驗(yàn) 失效形式：器件脫落 原因：過(guò)應(yīng)力 設(shè)計(jì)不良 測(cè)試條件不科學(xué)！
 測(cè)試及篩選的影響案例
 存儲(chǔ)和運(yùn)輸中，由于產(chǎn)品的運(yùn)輸條件不同，存儲(chǔ)環(huán)境不同，對(duì)電子組件可能產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力影響，足以導(dǎo)致失效。 可能的應(yīng)力 機(jī)械振動(dòng)--－焊點(diǎn)脫離 溫度/濕度--－腐蝕
 3）存儲(chǔ)運(yùn)輸

 馬里蘭大學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器的運(yùn)輸應(yīng)力研究
 某計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)運(yùn)輸應(yīng)力分析
 機(jī)械振動(dòng)和沖擊
 某計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)運(yùn)輸應(yīng)力分析

影響電子組件可靠性zui大的環(huán)境條件，主要載荷包括： 溫度/濕度----腐蝕、遷移 溫度循環(huán)/溫度沖擊--－焊點(diǎn)疲勞 機(jī)械振動(dòng)--焊點(diǎn)過(guò)應(yīng)力失效－疲勞失效 機(jī)械跌落--焊點(diǎn)過(guò)應(yīng)力 電應(yīng)力--電遷移 輻射等--器件損傷 器件－錫須失效
 4）產(chǎn)品使用
 電子組件常見可靠性問(wèn)題舉例
 Crack
 Crack
 Void
 1）焊點(diǎn)疲勞失效
 2）電化學(xué)遷移
 3）陽(yáng)極導(dǎo)電絲失效
 4）腐蝕失效
 5）錫須失效
 電子組件可靠性問(wèn)題匯總
 器件 1 錫須生長(zhǎng)和錫疫 2 器件熱穩(wěn)定性（潮濕敏感損傷） 3 前向/后向兼容性（混裝） 4 可焊性，耐腐蝕性 PCB 1 可焊性 2 熱穩(wěn)定性（變色，翹曲，孔斷） 焊點(diǎn)：（疲勞，過(guò)應(yīng)力） 電化學(xué)：遷移，CAF
 元器件
 焊點(diǎn)
 電子元件與SMT焊點(diǎn)的“浴盆”曲線對(duì)比
 1.2.3 電子組件失效率曲線分析

分析和選擇 元器件 焊料類型 材料 PCB設(shè)計(jì) 組裝過(guò)程熱設(shè)計(jì)考慮 測(cè)試 機(jī)械設(shè)計(jì)考慮。。。。。。
 如何確定合適的參數(shù)指標(biāo)要求？ （可靠性統(tǒng)計(jì)學(xué)和失效物理相結(jié)合）
 PCBA的主要失效機(jī)理和失效模式高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱
 從設(shè)計(jì)角度考慮
 電子組件失效率曲線分析
 1.2.4 電子組件可靠性工作程序

電子組件可靠性工作方法
 DESIGN FORRELIABILITYRELIABILITYTEST & DATAANALYSISFAILURE ANALYSIS可靠性工程可靠性設(shè)計(jì)可靠性試驗(yàn)失效分析
 可靠性工作的根本 能夠大大降低成本 ………
 v失效位置、模式、機(jī)理
   可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證
   可靠性設(shè)計(jì)驗(yàn)證
 v理解失效的原因及如何提高
 v 樣品數(shù)量
 v 測(cè)試條件
 v 測(cè)試周期
 v 失效獲取
 v 壽命分布
 v 可靠性函數(shù)
 v 失效率
 v 平均壽命高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱