无铅焊点的可靠性及其验证试验
编辑: panda-liu
无铅焊点的可靠性及其验证试验
by John H. Lau Agilent Technologies, Inc. EMA
摘要
本研究中对RoHS符合产品的可靠性进行了研究，重点是无铅焊点的可靠性。焊料在电子组装中是一个电的和机械的―胶水‖。无铅焊料提供的特性是否会让业界在未来一直依赖它？本文无法给出结论！然而，我们试图帮助所有从事这项工作的人更好地理解为什么或应该如何去做，以便他们在未来能够找出答案。
引言
R oHS中规定禁止使用铅(Pb)，汞(Hg)，镉（Cd），六价铬(Cr6+)，PBB（多溴联苯），PBDE（多溴二苯醚）等6 种有害物质，实施日期是2006年7月1日。这意味着，从这天起，所有的EEE（电气、电子设备），除那些豁免的之外[1,2,3]，如果他们含有这6种禁用物质，都不能在欧盟市场上销售。
无－X （如无- 铅）的定义是什么？这6种禁用物质在任何一个EEE的均匀材质中所允许的最大浓度值(MCV)已在EU公报上公布，并在2005 年8月18日立法[4]。它陈述：条款5(1)(a)规定，铅、汞、六价铬、多溴联苯(PBB)，多溴二苯醚（PBDE）均匀材质的MCV 为0.1%重量百分比，镉的MCV为0.01％。简单地讲，以无铅为例，定义为任何一个EEE在所有的（单个的）均匀材质中，铅含量小于0.1wt%。
什么是均匀材料？它定义为不能进一步分解成不同材料的单一材料。更多的―均匀材料‖解释，请参看[5]。本文重点仅讨论Pb有害物质。
当今，焊料合金多半使用的是63Sn37Pb，熔点183℃。不久前，多于1 0 0种无铅焊料合金存在于世，如[6]中表3.1 所示。然而，今天电子业界主要的无铅焊料是Sn(3-4)wt%Ag(0.5-0.7)wt%Cu (或简称SAC)，熔点217 ℃，比铅锡焊料合金的熔点高34℃。
印制电路板组装采用SAC焊料（替代SnPb）时，元件和PCB将承受更高的焊接温度，且他们在成本、性能和可靠性方面有很大的不同[10]。同时，对于电子业界来说，SAC合金还是相对较新的焊料，其焊点的可靠性是另一个更大的问题[11]。最后，用SAC焊接所带来的能量消耗将增加，据相关研究报道增约为18.5％[12]。因此，对于电子业界和环境而言，无铅（用SAC焊料）并没有什么好处。
无铅元件的可靠性、无铅PCB的可靠性本身都是非常重要的话题。然而在这里将不讨论，本文重点研究无铅焊点的可靠性。
在过去几年里，大家对无铅产品问得最多的问题是：
1、无铅焊点可靠吗？
2、无铅焊点比锡铅焊点更可靠还是更不可靠？
应该指出，这些都是不正确的提问，这样的问题没有答案。为了提出正确的提问，进行富有意义的讨论，人们必须知道可靠性的真正定义和关于可靠性工程的一些基础知识。
无铅焊点的可靠性
可靠性定义
电子产品指定封装的焊点可靠性定义为：焊点在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能而不失效的可能性[11, 13, 14]。在数字上，可靠性是一个―幸存者‖的百分比，即R(t)=1 – F(t)，这R(t)是可靠性（―幸存‖）函数，F(t)是累计分布函数（累计失效概率函数CDF）。
寿命分布是一个用来描述焊点寿命的理论分布模型，它定义为CDF，即F(t)，用来描述焊点的寿命分布。因此，决定焊点可靠性的唯一方法是可靠性试验。
可靠性试验的目的
可靠性试验的目的就是要获得失效数（越多越好）和最符合选定概率分布（韦伯分布）的CDF （寿命分布函数）的失效数据。对一定数量的项目数（样本数）进行试验，最后数据应具有统计意义。可靠性试验时间是未知的，但通常很长，如几个月。
应该注意和强调的是，具有确定芯片尺寸的某一封装的无铅焊点，一旦它的寿命分布函数F(t)（累计失效概率）被可靠性试验估算出来，则该无铅焊点的可靠度R(t) 、失效率、累计失效率、平均失效率，平均失效时间等都容易确定[11, 13, 14]。
大多数可靠性试验是加速试验（即采用比正常设备使用时遇到的环境更严酷的条件，如增大温度或湿度等应力，加快物理化学失效退化过程，尽快获得相关可靠性数据）。因此，加速模型需要将失效概率、可靠性函数、失效率、以及平均失效时间，从试验条件转换到操作条件。在建立无铅焊点加速模型时，必须考虑以下因素：他们周围的材料（如焊料、塑封料、陶瓷、铜箔、玻璃环氧树脂以及硅）；载荷（如，应力、应变、温度、湿度、电流密度以及电压）；以及失效机理和模式（如：过载、疲劳、腐蚀以及电迁移）。
认证试验的目的
与可靠性试验不同，认证试验的目的是―通过‖或―不通过‖，试验时间（或次数）提前明确规定。一旦在规定的试验时间前发生任何失效，试验通常停止，然后进行失效分析，找到失效的原因。在所有参数改变后，如重新设计，新的认证试验将再次开始，认证试验的样本数量通常小于可靠性试验的样本数量。
试验方法
焊点试验的通常方法有：
温度循环试验（如：-25℃to 125℃）
功率循环试验（取决于设计）
功能循环试验（取决于设计）
高低温存储老化试验（120℃/-20℃）
偏压85/85试验（例如：85℃/85%RH, 1.8V
高压扩展寿命试验（例如：100℃, 1.8V）
压力蒸煮试验（压力锅测试）
（例如：121℃, 2atm）
盐雾试验( MIL-STD-883D）
潮湿敏感试验（例如：
IPC/JEDEC-020C）
冲击（跌落）试验（例如：1.3 – 1.5mm 跌落）
振动试验（例如：随机振动）
机械弯曲、剪切、和扭曲试验（例如：IPC/JEDEC-9702）电迁移试验（例如：[15]）
其他
应该注意到，这些试验方法既可以用于焊点可靠性试验，也可以用于焊点认证。两者之间的关键差异是：1、样本的准备；2、样本数量；3、试验装置；4、数据的获得系统；5、数据的抽样方法；6、计算机软件；7、试验持续时间；8、目的。
本研究中，仅讨论可靠性试验。对于焊点的可靠性，通常上述试验中的大多数非常昂贵和耗时。因此，在可靠性试验前后，可靠性设计（DFR）和失效分析（FA），对于焊点的可靠性是非常有用和重要的工具。
焊点的可靠性工程
焊点可靠性工程的概念如图1所示[11, 13, 14]。它由3个主要的任务组成，即DFR、可靠性试验和数据分析、以及FA。通常程序是从焊点设计开始（在给定IC芯片尺寸和封装、焊料合金，和相应的PCB条件下的焊点），并表明该设计包含电、热和机械噪声。例如，DFR行为常常用有限元模拟方法完成，它利用所有结构部件的材料性能和强加的边界条件进行，这方面案例请参看[16-19]。
接下来的步骤，是制作一定数量的有效样本或―可靠‖设计的样本，并在一定操作条件下和给定的时间周期内对样本进行试验，然后分析测试数据并拟合焊点的寿命分布，参见[20]举例。
之后，应该对失效样本进行FA，了解失效的原因，见[21]中案例。这一信息对下面几项非常有用：
1、提供失效位置、失效模式和失效机理；
2、检验可靠性试验数据；
3、检验DFR模拟结果；
4、了解为什么失效和怎样处理失效（或做得更好）；
5、准备下一轮DFR和可靠性试验；并
6、选择加速模型、决定加速因
子；因大多数可靠性试验被自然地加速。
焊点FA的通常分析方法如下：
?外观检查
?X射线透视检查
?A-, B-, 和C模式扫描超声显微镜分析（SAM）
?染色与渗透技术
?金相切片分析
?高倍率显微镜分析
?扫描电镜(SEM)分析
?聚焦离子束(FIB) 和扫描电镜SEM 分析
?能谱分析(EDX)
?断层超声显微图像分析(TAMI)
?其他分析
应该注意和强调的是：从DFR得到的可靠性与从可靠性试验中得到的可靠性（可能性）是不同的。例如，可靠性试验得到的焊点寿命（失效处的循环数）是根据失效百分比（或―幸存‖焊点的百分比）来确定的。从统计观点看，可能存在的寿命会是一个无穷大数，例如，特征寿命对应于63.2%的失效（或32.8%幸存）。从另一方面，我们能够做得最好的就是通过DFR，在给定的边界条件下，预计焊点的寿命。
从另一个例子来看，可靠性试验中可以确定失效率（即，焊点分别在第一年、第二年、第三年等失效的数），然而，DFR甚至不知道失效率表示什么。
目前，无铅焊点的DFR [16-19] 日益变得与可靠性试验一样重要；即使它不能预计焊点的可靠性、失效率、平均失效时间等。DFR通常根据材料的结构性能、工程和物理规律建立数学模型来完成，其目的是：1、排除反复的可靠性试验；2、降低成本；3、减少设计/试验/FA的周期；4、缩短上市时间；且，5、提供对焊点的物理、化学、电子、机械和热性能的洞察力。例如，最大应力/应变位置——有助于在试验板设计图案上捕获到焊点最有可能失效的位置，并有助于FA找到这些失效场所。
焊料合金的材料性能
为了能够完成DFR和完全了解焊点可靠性工程技术，必须对SAC材料的性能（通过试验得到）有所了解和认识。焊料的一些重要的材料性能如下[6-11, 16-25]：
?相之间的转换温度（固相线、液相线、塑性范围以及共晶点）
?熔点
?沸点
?软化点
?变硬点
?密度
?可省约性
?玻璃化转变温度（Tg）
?热膨胀系数（CTE）
?蒸气压力
?表面张力
?储能模量
?损耗模量
?粘度
?可混合性
?电导率
?热导率
?应力－应变曲线
?剪切强度
?抗张力强度
?极限强度
?延伸率
?屈服强度
?杨氏模量
?泊松比
?蠕变曲线
?应力释放曲线
?蠕变率
?蠕变断裂
?应力强度因子
?黏弹性
?疲劳强度
?等温疲劳曲线
?疲劳裂纹生长曲线
?潮气吸收
?其他
例如，无铅（SAC）和锡铅(Sn37Pb）焊料合金的杨氏模量如图2所示[23]。可以看到，无铅焊料合金的模数比Sn37Pb焊料合金的大。因此，对于给定的几何结构图和边界条件，人们应认为，无铅焊点与Sn37Pb共晶焊点比较时，它具有较高的应力。
另一个例子，SAC 和Sn37Pb焊料在50℃时的蠕变响应如图3所示[24]。可以看到，Sn37Pb焊料的蠕变率大于SAC；结果是对于给定的几何结构图和边界条件，Sn37Pb焊点具有较快的蠕变响应和较高的蠕变张力。
焊点的成本、性能、质量和可靠性将受到焊点处焊料材料的性能(以上> 3 5项)影响。然而，应该再次强调，焊点的可靠性不能由焊料的材料性能决定，而是由可靠性试验决定。
无铅焊点的质量
无铅工艺研发和制造期间，通常完成下列试验：
?润湿平衡试验
?焊料铺展性试验
?可焊性试验
?可清洁性试验
?可印刷性试验
?温度曲线试验
?表面绝缘电阻试验（SIR）
?自动光学检测试验
?检测试验
?在线测试
?功能测试
?剪切试验
?拉伸试验
?弯曲试验
?其他
这些试验对开发装配工艺和提高制造产能非常有用，因此，这些试验将提高和保证焊点质量。然而，这些试验不能决定焊点的可靠性，它必须通过可靠性试验获得。
无铅PBGA焊点的可靠性试验
如图4所示，256-Pin 的PBGA 封装，采用SAC无铅焊料，由焊点热循环可靠性试验结果得到的非常典型威布尔概率图。
为了让图4富有意义，需要下面所有的信息[6-11, 16-25]：
?模拟芯片尺寸
?BT树脂基材和几何尺寸元件上基材焊盘的几何尺寸和表
?面镀层
?模塑化合物材料和几何尺寸
?焊球材料、几何尺寸和间距
?PCB材料和几何尺寸
?PCB焊盘尺寸和镀层
?焊膏合金、助焊剂和体积
?气孔的位置
?气孔数量
?气孔尺寸
?试验板的布局（PBGA分布）
?菊花链网络
?样本数量
?热、冷温度（最高、最低温度）
?上升、下降斜率
?在高、低温停留时间
?循环仓内热偶空气中的读数
?PCB上热偶读数
?元件上热偶读数
?焊点内和附近的热偶读数
?数据采集系统
?数据采集方法
?失效标准和数据采集
?错误失效防止方法
?失效模式
?失效数
?对于给定的置信度的威布尔斜率误差
?对于给定的置信度的真正的威布尔斜率
?对于给定的置信度的真正的特征寿命
?对于给定置信度的真实平均寿命
?其他
从焊点质量观点看，例如，图5中最后少数几项被证明。对256-pin PBGA无铅焊点给定90％置信度（在100案例中有90出现异常的情况）情况下，其真实特征寿命[11, 13, 14, 20, 25]，θt，将发生在间隔4,480 ≤ θt ≤ 6,021循环内[11, 13, 14, 20, 25]。
同时，它也说明无铅焊点真正平均寿命（出现在51％失效处），μ ，在90％置信度情况下，能低致3822循环和高达4865循环，即3,822≤ μ ≤4865循环。置信度要求越高，寿命间隔越宽。
从焊点一致性观点看，例如，由威布尔斜率误差(E)定值，可以估算真实的威布尔斜率，而威布尔斜率误差(E)是根据失效数(N)和要求的置信度(C)确定，这方面可以参见[11, 13, 14, 20, 25]的报告。举例：现在的情况，有16个失效(N = 16)和要求的置信度90% (C = 0.9)，则可知E = 30% （参见[25]中的11图）。这样，真实的威布尔斜率βt至少是1.95但不大于3.61，即1.95 ≤ βt ≤ 3.61。
因而，根据以上要求和讨论，可以这样说，多数公布的可靠性试验结果不仅无意义，而且常常令人误解。应该再次强调，为了画出寿命分布概率图（如图4、5等那些有意义的），所有列表项目（>30项）一定要清楚地规定，因为他们都会影响结果。
现在，你已完全进行了可靠性试验和数据分析，并获得寿命分布、可靠性函数、失效率、失效平均时间等，又能怎么样呢？怎样将这些试验结果应用到操作条件下的产品中去呢？在热、机械、冲击和振动、电迁移、和腐蚀条件下，无铅焊点的加速因子是什么？什么是无铅焊点的磁场失效数？业界在这些领域仍然要努力探究。
在很多情况下，人们都是从有限的试验数据知识比较两种产品（如，两套焊点）的质量和一致性。在可靠性寿命试验中，困难的任务之一就是从少量样本数量（如前面段落讲到的）得出关于分布函数的结论。而且从有限的试验数据，比较两套焊点（如无铅和铅锡）的分布函数甚至更难。如果发现一套焊点优于另一套，这个结论怎样才是可信的，他们分布函数的真实性是否相同？（在[14, 20]中报道的简单等式可以用来决定这个置信度，它不同于先前讨论规定的置信度）。
现在，你已经在相同试验条件下进行无铅和有铅焊点的可靠性试验，并在更高置信度情况下决定哪一个更好，那又怎么样呢？你怎样知道，这种置信度在各种操作条件下，如热、机械、电迁移、腐蚀、潮湿、电流密度、冲击和振动条件等，它也是真实的吗？再次声明，业界在这些领域仍然要努力探究。
总结和建议
本文已介绍无铅焊点的可靠性真正定义和可靠性工程的一些基本原理，讨论了可靠性试验和认证试验之间的关键差异，并且提供了无铅焊料合金所需的材料性能。有关无铅焊点正确提问和一些有用的建议总结如下：
1、对于确定的芯片尺寸和元件，安装到某种基板或PCB上，在一定操作条件下和给定的时间周期内，具有某种Ag含量的SAC无铅焊点，完成规定功能而无失效的可能性是多少？
这里需要解释的：确定的芯片尺寸和元件：
?拥有各种厚度和体积的TSOP、PQFP、PBGA、CBGA、CCGA、flip chip、CSP、WLCSP
?一定基板：陶瓷基板或有机基板
?PCB镀层和材料性能：
?镀层：OSP、ENIG、ImAg、ImSn、或HASL SnCu 表面镀层及厚度
?材料性能：硬度、分解温度、玻璃化转变温度、热膨胀系数
?在一定操作条件下：过载、疲劳、腐蚀、电迁移、热、机械剪切、推、拉伸、弯曲和扭曲、潮湿、电压、电流密度、冲击和振动等
?给定的时间周期内：3年、5年、10年或20年
2、对于确定的芯片尺寸和元件、安装到某种基板或PCB上，在一定操作条件下和给定的时间周期内，并完成规定功能时，焊点的置信水平是什么，锡铅焊点比某种Ag含量的SAC无铅焊点更可靠或更差？
3、对于确定的芯片尺寸和元件，安装到某种基板或PCB上，在一定操作条件下和给定的时间周期内，某种Ag含量的无铅SAC焊点的失效机理、失效模式、加速模式和加速因子是什么？
4、对于确定的芯片尺寸和元件，安装到某种基板或PCB上，在一定操作条件下和给定时间周期内，某种Ag含量的无铅SAC焊点的实效机理、失效模式、加速模式和加速因子与锡－铅焊点相同吗？
由于无铅SAC焊点未臻成熟，工业界现在还没有足够的数据回答这些问题，需要更多的无铅可靠性试验数据和磁场失效数据，特别是高可靠和长寿命周期产品。同样，在温度，冲击，振动，机械剪切、拉伸、扭曲和弯曲、电迁移、腐蚀、潮湿、电流和电压条件下，无铅焊料的加速模式和加速因子也迫切需要。
因此，目前无铅焊点的可靠性正在详细审查阶段。
鸣谢作者感谢Ted Lancaster 和Bill Hanna在Agilent无铅项目上的大力支持。参考资料
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钢筋电阻点焊 一、概念 钢筋电阻点焊——将两钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，加压形成焊点的一种压焊方法。 二、施工操作工艺 1、混凝土结构中钢筋焊接骨架和钢筋焊接网，宜采用电阻点焊制作。 2、钢筋焊接骨架和钢筋焊接网可由HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、HRB500、CRB550钢筋制成。 3、当两根钢筋直径不同时，焊接骨架较小钢筋直径小于或等于10mm时，大、小钢筋直径之比不宜大于3；当较小钢筋直径为12～16mm时，大、小钢筋直径之比不宜大于2。 4、焊接网较小钢筋直径不得小于较大钢筋直径的0.6倍。 5、电阻点焊的工艺过程中，应包括预压，通电、锻压三个阶段。 6、焊点的压入深度应为较小钢筋直径的18%～25%。 7、在点焊生产中，应经常保持电极与钢筋之间接触面的清洁平整；当电极使用变形时，应及时修整。 三、质量标准 1、每件制品的焊点脱落、漏焊数量不得超过焊点总数的4%，且相邻两焊点不得有漏焊及脱落； 2、应量测焊接骨架的长度和宽度，并应抽查纵、横方向3～5个网格的尺寸，焊接骨架长度、宽度和高度允许偏差值分别为±10㎜、±5㎜、±5㎜。骨架受力主筋间距和排距允许偏差值分别为±15㎜、±5㎜。 3、焊接网外形尺寸检查和外观质量检查结果，应符合下列要求： （1）接网间距的允许偏差取±10mm和规定间距的±5%的较大值。网片长度和宽度的允许偏差取±25mm和规定长度的±0.5%的较大值。网片两对角线之差不得大于10mm；网格数量应符合设计规定；
（2）接网焊点开焊数量不应超过整张网片交叉点总数的1%，并且任一根钢筋上开焊点不得超过该支钢筋上交叉点总数的一半。焊接网最外边钢筋上的交叉点不得开焊； （3）接网表面不应有影响使用的缺陷。当性能符合要求时，允许钢筋表面存在浮锈和因矫直造成的钢筋表面轻微损伤。 钢筋闪光对焊 一、概念 钢筋闪光对焊——将两钢筋以对接形式安放在对焊机上，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈闪光和飞溅，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。 二、施工操作工艺 1、根据钢筋品种，直径和所用对焊机功率大小，可选用连续闪光焊、预热闪光焊、闪光预热闪光等对焊工艺.对于可焊性差的钢筋，对焊后宜采用通电热处理措施，以改善接头塑性。 ⑴连续闪光焊 当钢筋直径小，钢筋牌号低，在表1规定范围内，可采用连续闪光对焊。 工艺流程包括:连续闪光和顶锻施焊时，先闪合一次电路，使两钢筋端面轻微接触，促使钢筋间隙中产生闪光，接着徐徐移动钢筋，使两钢筋端面仍保持轻微接触，形成连续闪光过程.当闪光达到规定程度后(烧平端面，闪掉杂质，热至熔化)，即以适当压力迅速进行顶锻挤压，焊接接头即告完成。 连续闪光焊所能焊接的钢筋上线直径，应根据焊机容量、钢筋牌号等具体情况而定，并应符合表1的要求。 表1连续闪光焊钢筋上限直径
JESMAY 培训资料 焊接质量检验标准焊接在电子产品装配过程中是一项很重要的技术，也是制造电子产品的重要环节之一。它在电子产品实验、调试、生产中应用非常广泛，而且工作量相当大，焊接质量的好坏，将直接影响到产品的质量。电子产品的故障除元器件的原因外，大多数是由于焊接质量不佳而造成的。因此，掌握熟练的焊接操作技能对产品质量是非常有必要的。（一）焊点的质量要求：保证焊点质量最关键的一点，就是必应该包括电气接触良好、机械接触牢固和外表美观三个方面，对焊点的质量要求，须避免虚焊。1．可靠的电气连接锡焊连接不是靠压力而是靠焊接过程形成牢固连接的合金层达到电焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。气连接的目的。如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不易发现焊点存在的问题，这种焊点在短期内也能通过电流，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接良好，这是电子仪器使用中最头疼的问题，也是产品制造中必须十分重视的问题。2．足够机械强度为保证被焊件在受振动或冲击时不至脱落、同时也是固定元器件，保证机械连接的手段。焊接不仅起到电气连接的作用，松动，因此，要求焊点有足够的机械强度。一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。作为焊锡材料的铅锡2。要想增加强度，就要有足够的，只有普通钢材的合金，本身强度是比较低的，常用铅锡焊料抗拉强度约为3-4.7kg/cm10% 连接面积。如果是虚焊点，焊料仅仅堆在焊盘上，那就更谈不上强度了。3．光洁整齐的外观并且不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好桥接等现象，良好的焊点要求焊料用量恰到好处，外表有金属光泽，无拉尖、的外表是焊接质量的反映，注意：表面有金属光泽是焊接温度合适、生成合金层的标志，这不仅仅是外表美观的要求。 主焊体所示，其共同特点是：典型焊点的外观如图1①外形以焊接导线为中心，匀称成裙形拉开。 焊接薄的边缘凹形曲线焊料的连接呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平② 滑，接触角尽可能小。③表面有光泽且平滑。1图④无裂纹、针孔、夹渣。焊点的外观检查除用目测（或借助放大镜、显微镜观测）焊点是否合乎上述标准以外，还包括以下几个方面焊接质量的；导线及元器件绝缘的损伤；布线整形；焊料飞溅。检查时，除检查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起导线间短路（即“桥接”）目测外，还要用指触、镊子点拨动、拉线等办法检查有无导线断线、焊盘剥离等缺陷。（二）焊接质量的检验方法：⑴目视检查目视检查就是从外观上检查焊接质量是否合格，也就是从外观上评价焊点有什么缺陷。目视检查的主要内容有： 是否有漏焊，即应该焊接的焊点没有焊上；① ②焊点的光泽好不好； ③焊点的焊料足不足；(a)(b) ④焊点的周围是否有残留的焊剂；正确焊点剖面图2图6-1 JESMAY 培训资料
学生实验报告实验课程名称：发动机试验技术
目录 一、试验目的 二、试验内容 1.试验依据 2.试验条件 3.试验仪器设备 4.试验样机 5.试验内容与方案 （1）交变负荷试验 （2）混合负荷试验 （3）全速负荷试验 （4）冷热冲击试验 （5）活塞机械疲劳试验 （6）活塞热疲劳试验 三、试验进度安排 四、试验结果的提供
摘要 国外在可靠性试验方面己做了许多有益的研究工作，但到目前为止尚未形成统一的试验方法，而且考虑到该试验的非普遍性及技术保密性，将来也不可能形成统一的试验规范。相对于热疲劳研究状况来讲，国内对机械疲劳的研究还比较少。为适应发动机比功率和排放法规日益提高的苛刻要求，发动机面临着更高机械负荷和热负荷的严峻考验。国内高强化发动机最大爆发压力已超过22 Mpa。活塞的机械疲劳损伤主要体现在销孔、环岸等部位。活塞环岸、销座及燃烧室等部位由于在较高的工作温度下承受着高频冲击作用的爆发压力，润滑状况较差，摩擦磨损，其他破坏可靠性的腐蚀磨损(缸套一环换向区、排气门/排气门座锥面等)、疲劳磨损(挺杆、轴瓦、齿轮表面等)、微动磨蚀(轴瓦钢背、飞轮压紧处、飞轮壳压紧处、湿缸套止口处等)、电蚀(火花塞电极等)和穴蚀(水泵叶轮等)这些都是可靠性试验的主要目标，也是实施可靠性设计、试验研究的重点部位。 众所周知，在内燃机整机上进行零部件可靠性试验成本昂贵。本文将参照原有的可靠性试验方法，通过看一些关于可靠性的零部件加速寿命实验技术制定一种评价内燃机可靠性的考核规范，包括活塞机械疲劳试验和活塞热疲劳试验，可迅速做出其可靠性恰当的评价，可以降低研发成本、缩短研发时间。 一、试验目的 1通过理解内燃机可靠性评估，评定发动机的可靠性。 1.1了解评估的多种理论方法，如数学模型法、上下限法、相似设备法、蒙特卡洛法、故障分析( 包括故障模式影响分析和故障树分析) 等。并掌握故障分析法。 1.2学会可靠性试验评估，为进行可靠性设计奠定基础理论，为发动机及相关零部件提供测试、验证以及改进的技术支持。 2掌握可靠性试验方法 2.1掌握内燃机可靠性综合性试验及专项试验。综合性试验的考核对象是零件的可靠性、零件表面性状的变化和发动机性能的保持性；专项试验是超水温( 耐热性) 、超负荷、混合负荷、交变负荷循环、超爆发压力、超速等试验。 二、试验内容 1试验依据 参考的试验标准： GB /T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法 GB /T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法 JB/T 5112-1999 中小功率柴油机产品可靠性考核 2试验条件 一般试验条件： 2.1燃料及机油:采用制造厂所规定的牌号，柴油中不得有消烟添加剂。
无铅焊接的质量和可靠性分析 前言： 传统的铅使用在焊料中带来很多的好处，良好的可靠性就是其中重要的一项。例如在常用来评估焊点可靠性的抗拉强度，抗横切强度，以及疲劳寿命等特性，铅的使用都有很好的表现。在我们准备抛弃铅后，新的选择是否能够具备相同的可靠性，自然也是业界关心的主要课题。 一般来说，目前大多数的报告和宣传，都认为无铅的多数替代品，都有和含铅焊点具备同等或更好的可靠性。不过我们也同样可以看到一些研究报告中，得到的是相反的结果。尤其是在不同PCB焊盘镀层方面的研究更是如此。对与那些亲自做试验的用户，我想他们自然相信自己看到的结果。但对与那些无能力资源投入试验的大多数用户，又该如何做出选择呢？我们是选择相信供应商，相信研究所，还是相信一些形象领先的企业？我们这回就来看看无铅技术在质量方面的状况。 什么是良好的可靠性？ 当我们谈论可靠性时，必须要有以下的元素才算完整。 1．使用环境条件（温度、湿度、室内、室外等）； 2．使用方式（例如长时间通电，或频繁开关通电，每天通电次数等等特性）； 3．寿命期限（例如寿命期5年）； 4．寿命期限内的故障率（例如5年的累积故障率为5%）。 而决定产品寿命的，也有好几方面的因素。包括： 1． DFR（可靠性设计，和DFM息息相关）； 2．加工和返修能力； 3．原料和产品的库存、包装等处理； 4．正确的使用（环境和方式）。 了解以上各项，有助于我们更清楚的研究和分析焊点的可靠性。也有助于我们判断其他人的研究结果是否适合于我们采用。 由于以上提到的许多项，例如寿命期限、DFR、加工和返修能力等等，他人和我的企业情况都不同，所以他人所谓的‘可靠’或‘不可靠’未必适用于我。而他人所做的可靠性试验，其考虑条件和相应的试验过程，也未必完全符合我。这是在参考其他研究报告时用户所必须注意的。 您的无铅焊接可靠性好吗？
焊 接 检 验 标 准 编制/日期：审批/日期：
1、适用范围 本检验方法适用于公司生产所需之结构件的焊接过程。 2、施工准备 2.1材料和主要机具 2.1.1所需施焊的钢材、钢铸件必须符合国家现行标准和设计要求。 2.1.2根据设计要求选用适宜的焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料，并应符合现行国 家行业标准。 2.1.3施工机具：交流电焊机、直流弧焊机、半自动CO2弧焊机、氩弧焊焊机、熔化嘴电渣 焊机、焊条烘箱、焊条保温筒、焊接检验尺等。 2.2作业条件 2.2.1施工前焊工应复查组装质量和焊接区域的清理情况，如不符合技术要求，应修整合格后 方可施焊。 2.2.2气温、天气及其它要求： (1)气温低于0℃时，原则上应停止焊接工作。 (2)强风天，应在焊接区周围设置挡风屏，雨天或湿度大的场合应保证母材的焊接区不残留 水分。 (3)当采用气体保护焊时，若环境风速大于2m/s，原则上应停止焊接。 2.3焊工必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施 焊，焊工均应经过质量技术交底、安全交底和有关环境保护的交底。 3、操作工艺 3.1工艺流程 焊前准备→引弧→沿焊缝纵向直线运动，并作横向摆动→向焊件送焊条→熄弧 3.2焊前准备：根据钢种、板厚、接头的约束度和焊缝金属中含氢量等因素来决定预热温度和 方法。预热区域范围为焊接坡口两侧各80~100mm，预热时应尽可能均匀。 3.3引弧 3.3.1严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，不得留下 弧坑。 3.3.2对接和T形接头的焊缝，引弧应在焊件的引入板开始。 3.3.3引弧处不应产生熔合不良和夹渣，熄弧处和焊缝终端为了防止裂缝应充分填满坑口。 3.4焊接姿势 3.4.1平焊姿势：该姿势为焊接施工最理想姿势，因此尽可能创造条件采用平焊。 3.4.2船形焊接姿势：该姿势不易产生咬边、下垂等缺陷，一般对角焊缝要求成凹形时常采用。 3.4.3横向焊接姿势：该姿势熔化金属由于重力作用容易下淌，而使上侧产生咬边，下侧产生 焊瘤以及未焊透等缺陷。因此焊接时宜采用小直径焊条、适当的电流和短弧焊接。 3.4.4立焊姿势：该姿势熔化金属由于重力作用容易下淌，而使焊缝成型困难，易产生焊瘤、 咬边、夹渣及焊缝成型不良等缺陷。因此宜采用小直径焊条和较小的电流，并采用短弧焊接。 3.4.5仰焊姿势：必须保持最短的弧长，宜选用不超过4mm直径的焊条，焊接电流一般介于 平焊与立焊之间。 3.5焊接顺序和熔敷顺序 3.5.1尽可能减少热量的输入，并必须以最小限度的线能量进行焊接。 3.5.2不要把热量集中在一个部位，尽可能均等分散。 3.5.3采用“先行焊接产生的变形由后续焊接抵消”的施工方法。
可靠性验证试验 1 概述 1.1 试验目的与分类 可靠性验证试验的目的是验证产品的可靠性是否达到规定的要求。 可靠性验证试验根据产品的性质分为可靠性鉴定试验和可靠性验收试验。 可靠性鉴定试验是为了验证新开发产品的设计是否达到规定的最低可接收的可靠性定量要求。 验收试验是对正式转入批生产产品是否达到可靠性定量要求的试验。 1.2 统计概念 可靠性指标是产品性能的时间表征，是随机变量，无法用仪表检测，只有通过抽样试验或全寿命统计才能检验。 产品的可靠性使用指标，也是可靠性目标值，在合同中又称规定值，试验方案中可为θ0。 产品必须达到的可靠性使用指标称可靠性门限值，在合同中叫最低可接受值，试验方案中为θ1。 可靠性验证试验方案建立在统计数学基础上，与“个体”、“总体”、“批”、“样本”、“样本量”、“随机抽取”、“分布”等等统计学概念有关。 电子产品在寿命的随机失效期的故障率为常数，符合指数分布。 1.3 一般要求 试验大纲必须经过有关方面讨论批准。 统计试验方案由订购方在合同中规定，从有关标准中选定。 试验样品的技术状态应是经过批准的。 试验剖面应代表实际使用环境条件。 试验应在授权的实验室在用户代表监督下进行。 2 可靠性验证试验大纲 2.1 试验大纲内容 试验对象和数量； 试验目的、进度； 试验方案； 试验条件：试验设备提供的应力及其容差、检测设备及其精度要求； 试验场所，经订购方认可按以下顺序选定：独立实验室，合同乙方以外的实验室，合同乙方的实验室； 设置评审点、开展FRACAS要求。 2.2 试验方案 A 根据大纲要求制定试验方案，内容包括： 试验项目； 选定统计试验方案：号码、鉴别比D、风险α和β、试验时间T、样品数量、是否可替换； 试验剖面； 故障判据及分类； 有关试验方职责分工； 计划进度、经费、人员、维修器材等资源保证条件； 其它可靠性活动信息。 B 试验方案选定因素 定时截尾试验，累积试验时间是确定的，便于试验计划安排和管理，但不一定是最经济的； 定数截尾试验，累计相关故障数是确定的，在采取不可替换的试验时，样品数量是也确定的，也不一定是最经济的。 等概率比序贯试验，做出判据所需的故障数和累计试验时间比定时截尾和定数截尾试验的少，事前只能确定它们的最大值，但样品数量和试验时间难以确定，不便于试验计划安排和管理，最大累积试验时间和累计故障数有可能超过定时截尾或定数截尾的试验。 2.3 试验条件 可靠性验证试验剖面应典型代表产品的使用条件： 功能模式，当产品有超过1种使用模式时，应分析各自所占时间的百分比，确定模式转换的方
无铅焊点在器件级与板级的可靠性：测试，分析，和面向可靠性设计 李世玮博士 培训目标与内容 无铅焊目前是电子制造业中主要的焦点之一，从有铅焊转变到无铅焊并不仅仅是单纯的材料代换而已，它还带来了许多可靠性方面的困扰。本课程将介绍当前最关紧要的无铅焊点认证与可靠性的议题，培训重点将放在器件级与板级的测试方法与失效分析。同时也将介绍有限元仿真与焊点面向可靠性设计相关的观念和知识。本课程的教材是以讲师所著的三本书“Chip Scale Packages”，“Microvias for Low-Cost High-Density Interconnects”，和“Electronics Manufacturing with Lead-Free, Halogen-Free, and Conductive Adhesive Materials”的内容为主轴，并加上他近期的研究成果以及与业界互动的心得。所有参加本课程的人士都将会收到一份详尽的讲义。具体内容包括： (1)无铅焊的概观与现况检讨 (2)试验数据的处理与统计分析 (3)认证测试与可靠性测试 (4)器件级焊点测试 (5)板级焊点测试 (6)高速推球与拉球测试和板级跌落试验的相关性 (7)机板与PC板应变量测 (8)有限元仿真与分析 (9)焊点面向可靠性设计的观念与作法 (10)回顾与总结 适合培训人员 本课程主要是为表面贴装，品质管制，可靠性测试与失效分析等相关行业里的研究员，工程师，技术经理所设计。 课程特色 在本培训课程中，将会着重于让学员瞭解下列相关知识： ?认证测试与可靠性测试的不同 ?如何正确处理测试数据和进行统计分析 ?各种器件级与板级焊点可靠性的测试方法 ?热老化与多次回流对焊点的影响 ?如何从器件级焊点强度测试评估板级跌落试验的表现 ?机板与PC板应变量测 ?瞭解仿真分析的角色 ?焊点面向可靠性设计的观念
焊接质量检验方法和标准1目的 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 2责任 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 CO2保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表
二、焊缝质量标准 保证项目 1、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及 烘焙记录。 2、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 3、I 、II级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收 规范的规定，检验焊缝探伤报告 焊缝表面I、II级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II级焊缝不得有表面气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡
平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 表面气孔：I、II级焊缝不允许；III级焊缝每50MM长度焊缝内允许直径≤0.4t；气孔2个，气孔间距≤6倍孔径 咬边：I级焊缝不允许。 II级焊缝：咬边深度≤0.05t,且≤0.5mm,连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。 III级焊缝：咬边深度≤0.1t,，且≤1mm。 注：，t为连接处较薄的板厚。 三、焊缝外观质量应符合下列规定 1一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹、和电弧擦伤等缺陷 2二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，，尚应满足下表的有关规定 3 三级焊缝应符合下表有关规定 焊缝质量等级 检测项目二级三级 未焊满≤0．2+0．02t 且≤1mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm ≤0．2+0．04t 且≤2mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm 根部收缩≤0．2+0．02t 且≤1mm，长度不限≤0．2+0．04t 且≤2mm，长度不限 咬边≤0．05t 且≤0．5mm，连续长度≤100mm，且焊缝两侧咬边总长
附件2：焊缝外观质量检查要求 1、适用范围：本守则适用于起重机械及其它钢结构的手工电弧焊、埋弧自动焊的外观质量检查，当图样工艺或技术条件另有规定时不受本要求限制。 2、检查工具：（１）焊缝检验尺（２）钢直尺 3、检查方法： （1）焊工施焊完毕后，应将熔渣和两侧飞溅清理干净，进行自检，并按规定打上焊工代号钢印，然后交检验员检验，经检验合格后，方可转入后道工序。 （2）应对焊缝表面缺陷，如裂纹、表面气孔、咬边、弧坑和焊瘤等进行宏观检查，必要时（可疑处）用五倍以上放大镜仔细观察。焊缝外形尺寸（焊缝宽度、宽度差、焊缝高度、高度差）应用焊接检验卡尺进行检查。 （3）测量咬边深度，用钢直尺测咬边长度。 （4）检查焊缝的错边量。如钢板焊后产生角变形，可用钢直尺量得空隙尺寸，用三角函数计算出角变形度数（可预先计算好，列出空隙尺寸与度数的对应值）。 （5）用钢直尺从基准线量至焊缝隙中心，经测量焊缝的不直度和中心偏移量。 4、表面质量要求： （1）焊缝外观形状、尺寸、平直度应符合技术标准和设计图纸的规定。 （2）焊缝表面和热影响区不得有裂纹，未熔合、夹渣、气孔、烧穿和焊瘤。自动焊表面不得有未焊透、咬边和凹坑。焊缝上的熔渣和两侧的飞溅必须清除干净。 （3）焊缝与母材应圆滑过渡。 （4）Ｔ形角焊缝的焊脚尺寸应符合技术标准和设计图样要求，外形应平滑过渡。 （5）焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边的总长度，不得超过该焊缝长度的15%。 （6）焊缝不得有低于母材的凹瘤，低于母材的凹瘤深度不得大于0.5mm，凹瘤的连续长度不得大于10mm，凹瘤的总长度不得大于该焊缝总长度的10%。 5、焊缝尺寸及其偏差的规定 （1）平焊缝余高应≤3mm，余高差≤2mm。 （2）对接焊缝的宽度，其下限以填满焊缝坡口而不产生边缘未熔合为原则，其上限为坡口宽度加4mm。宽度差≤3mm。 （3）焊缝的不直度不得大于３mm，且不应有明显突变，在1m长度上只允许一个
焊接检验标准：规范钣金结构件的检验标准 焊接检验标准：规范钣金结构件的检验标准 焊接检验标准 1.?目的 规范钣金结构件的检验标准，以使各过程的产品质量得以控制。2.?适用范围 本标准适用于各种钣金结构件的检验，图纸和技术文件并同使用。当有冲突时，以技术规范和客户要求为准。 3.?引用标准 本标准的尺寸未注单位皆为mm，未注公差按以下国标IT13级执行GB/? 极限与配合? 标准公差和基本偏差数值表 GB/ -1998? 极限与配合? 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GB/1804-2000? ?一般公差? 未注公差的线性和角度尺寸的公差 未注形位公差按GB/T1184 –1996 形状和位置公差未注公差值执行。 4、不良缺陷定义 毛边：由于机械冲压或切割后未处理好，导致加工件边缘或分型面处所产生的金属毛刺。 划伤：由于在加工或包装、运输过程中防护不当导致产品表面出现的划痕、削伤。
裁切不齐：由于产品在加工过程中定位或设备固定不当，导致产品边缘切割不齐。 变形：因加工设备调校不当或材料因内应力而造成的产品平面形变。氧化生锈：因产品加工后未进行相应防锈处理或处理措施不当，而导致产品表面出现锈斑。 尺寸偏差：因加工设备的精度不够，导致产品尺寸偏差超过设计允许水平。 “R角”过大/小：产品因折弯或冲压设备精度不够，导致折弯处弧度过大/小。 表面凹痕：由于材料热处理不好或材料生锈，其内部杂质导致金属表面形成的凹痕。 倒圆角不够：产品裁切边缘因切割或冲压原因产生的锐边未处理成圆弧状，易导致割手。 硬划痕：由于硬物磨擦而造成产品表面有明显深度的划痕（用指甲刮有明显感觉）。 虚焊：因焊接操作不当造成的焊接不牢固。 裂纹：焊后焊口处出现的裂痕。 5、焊接检验标准 焊缝应牢固、均匀，不得有虚焊、裂纹、未焊透、焊穿、豁口、咬边等缺陷。焊缝长度、高度不均不允许超过长度、高度要求的10%。焊点要求：焊点长度8～12mm，两焊点之间的距离200±20mm，焊
无铅焊点可靠性测试方法 随着电子信息产业的日新月异，微细间距器件发展起来，组装密度越来越高，诞生了新型SMT、MCM技术，微电子器件中的焊点也越来越小，而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重，对可靠性要求日益提高。电子封装中广泛采用的SMT封装技术及新型的芯片尺寸封装（CSP）、焊球阵列（BGA）等封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接（主要承受剪切应变），它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。 一个焊点的失效就有可能造成器件整体的失效，因此如何保证焊点的质量是一个重要问题。传统铅锡焊料含铅，而铅及铅化合物属剧毒物质，长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害。 目前电子行业对无铅软钎焊的需求越来越迫切，已经对整个行业形成巨大冲击。无铅焊料已经开始逐步取代有铅焊料，但无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整，必不可少地会给焊点可靠性带来新的问题。因此，无铅焊点的可靠性也越来越受到重视。本文叙述焊点的失效模式以及影响无铅焊点可靠性的因素，同时对无铅焊点可靠性测试方法等方面做了介绍。 焊点的失效模式 焊点的可靠性实验工作，包括可靠性实验及分析，其目的一方面是评价、鉴定集成电路器件的可靠性水平，为整机可靠性设计提供参数；另一方面，就是要提高焊点的可靠性。这就要求对失效产品作必要的分析，找出失效模式，分析失效原因，其目的是为了纠正和改进设计工艺、结构参数、焊接工艺等，焊点失效模式对于循环寿命的预测非常重要，是建立其数学模型的基础。下面介绍3种失效模式。 1、焊接工艺引起的焊点失效 焊接工艺中的一些不利因素及随后进行的不适当的清洗工艺可能会导致焊点失效。SMT 焊点可靠性问题主要来自于生产组装过程和服役过程。在生产组装过程中，由于焊前准备、
焊接质量检验标准 焊接在电子产品装配过程中是一项很重要的技术，也是制造电子产品的重要环节之一。它在电子产品实验、调试、生产中应用非常广泛，而且工作量相当大，焊接质量的好坏，将直接影响到产品的质量。 电子产品的故障除元器件的原因外，大多数是由于焊接质量不佳而造成的。因此，掌握熟练的焊接操作技能对产品质量是非常有必要的。 （一）焊点的质量要求： 对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械接触牢固和外表美观三个方面，保证焊点质量最关键的一点，就是必须避免虚焊。 1．可靠的电气连接 焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。锡焊连接不是靠压力而是靠焊接过程形成牢固连接的合金层达到电气连接的目的。如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不易发现焊点存在的问题，这种焊点在短期内也能通过电流，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接良好，这是电子仪器使用中最头疼的问题，也是产品制造中必须十分重视的问题。 2．足够机械强度 焊接不仅起到电气连接的作用，同时也是固定元器件，保证机械连接的手段。为保证被焊件在受振动或冲击时不至脱落、松动，因此，要求焊点有足够的机械强度。一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。作为焊锡材料的铅锡合金，本身强度是比较低的，常用铅锡焊料抗拉强度约为3-4.7kg/cm2，只有普通钢材的10%。要想增加强度，就要有足够的连接面积。如果是虚焊点，焊料仅仅堆在焊盘上，那就更谈不上强度了。 3．光洁整齐的外观 良好的焊点要求焊料用量恰到好处，外表有金属光泽，无拉尖、桥接等现象，并且不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好的外表是焊接质量的反映，注意：表面有金属光泽是焊接温度合适、生成合金层的标志，这不仅仅是外表美观的要求。 典型焊点的外观如图1所示，其共同特点是： ①外形以焊接导线为中心，匀称成裙形拉开。 ②焊料的连接呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平 滑，接触角尽可能小。 ③表面有光泽且平滑。 ④无裂纹、针孔、夹渣。 焊点的外观检查除用目测（或借助放大镜、显微镜观测）焊点是否合乎上述标准以外，还包括以下几个方面焊接质量的检查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起导线间短路（即“桥接”）；导线及元器件绝缘的损伤；布线整形；焊料飞溅。检查时，除目测外，还要用指触、镊子点拨动、拉线等办法检查有无导线断线、焊盘剥离等缺陷。 （二）焊接质量的检验方法： ⑴目视检查 目视检查就是从外观上检查焊接质量是否合格，也就是从外观上评价焊点有什么缺陷。 目视检查的主要内容有： ①是否有漏焊，即应该焊接的焊点没有焊上； ②焊点的光泽好不好； ③焊点的焊料足不足； ④焊点的周围是否有残留的焊剂； 图2正确焊点剖面图 凹形曲线 主焊体 焊接薄的边缘 图1 (a)(b)
焊接质量检验方法和标准 1目的 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 2责任 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 C O2保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表 缺陷类型说明评价标准 假焊系指未熔合、未连接焊缝中断等焊接缺陷（不能 保证工艺要求的焊缝长度）不允许 气孔焊点表面有穿孔焊缝表面不允许有气孔 裂纹焊缝中出现开裂现象不允许 夹渣固体封入物不允许 咬边焊缝与母材之间的过度太剧烈H≤0.5mm允许 H＞0.5m m不允许 烧穿母材被烧透不允许 飞溅金属液滴飞出在有功能和外观要求的区域， 不允许有焊接飞溅的存在
过高的焊缝凸起焊缝太大H值不允许超过3mm 位置偏离焊缝位置不准不允许 配合不良板材间隙太大H值不允许超过2mm 二、焊缝质量标准 保证项目 1、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙 记录。 2、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 3、I 、II级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的 规定，检验焊缝探伤报告 焊缝表面I、II级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II级焊缝不得有表面 气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 表面气孔：I、II级焊缝不允许；III级焊缝每50MM长度焊缝内允许直径 ≤0.4t；气孔2个，气孔间距≤6倍孔径 咬边：I级焊缝不允许。 II级焊缝：咬边深度≤0.05t,且≤0.5mm,连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。 III级焊缝：咬边深度≤0.1t,，且≤1mm。 注：，t为连接处较薄的板厚。
1.0目的 规范焊接件的检验标准，以使产品的工艺要求和一致性得到有效控制。 2.0范围 本标准适用于公司各种焊接件的检验，图纸和技术文件并同使用。当有冲突时，以图纸要求为准。 3.0引用标准 GB/19804-2005焊接结构的一般尺寸公差和形位公差 4.0检验标准 4.1标识 4.1.1零部件必须分类摆放，不得混料； 4.1.2来料每种零件必须在外包装上或顶面第一件贴标识,标识内容包括：订单号，零件名称、零件图号、规格型号、数量、日期等，如标识不清或无标识，零件混放，一律不予验收。 4.2外观质量 表面无敲击、磕碰痕迹，若有，须修磨平整； 4.3焊缝质量 4.3.1咬边：装机后外露的焊缝，不允许咬边，其他焊缝咬边深度h≤0.2+0.03t（较薄板厚度），且最深不得超过0.5mm，长度不超过焊缝全长的10%； Φ≤0.25t（较薄板厚度），最大不得超过1mm； Φ≤0.25t（较薄板厚度），最大不得超过2mm； ≤0.3t（较薄板厚度），最大不得超过0.5mm； 熔熬深度不得低于焊接母材的1/5。焊接电流的选 择?2.5≧70-95A,?3.2≧100-175A，?4≧200-300A......。还有根据材质的厚薄和平焊，立焊，仰焊的实际情况需要灵活调节焊接电流。不锈钢焊，铸铁焊，铝焊，二氧化碳保护焊，氩弧焊，埋弧焊，等。根据实际要求来调节电流大小，气压大小，运条速度，运条方式等等，灵活操作！ 装机后外露的焊缝不得有凹陷，其他焊缝凹陷量h≤0.2+0.03t，最大不得超过0.5mm，且不得超过焊缝全长的10%； 向内方向最好使用工艺焊无需打磨。 4.4尺寸 4.4.1焊缝的尺寸及排列应符合图纸要求；对于机架要求：焊1000MM≦1.0MM。
标识： RMS-SRDT-{S Y1514127, SY1514207}-BG-V1.0-2015 ATM软件 可靠性验证测试实验报告 北航可靠性与系统工程学院 二〇一五年十二月
ATM软件 可靠性验证测试实验报告 编写：林烨 (SY1514127)日期:12月31日校对：王洋洋(SY1514207)日期:12月31日
目录 1 软件可靠性验证测试要求 (1) 1.1 软件可靠性验证测试统计方案 (1) 1.2 软件失效的定义 (1) 1.3 软件可靠性验证测试终止条件 (1) 2 测试结果 (2) 2.1 测试用例生成情况 (2) 2.2 测试用例执行情况 (2) 3 软件可靠性验证测试结论 (3) 4 软件可靠性点估计和区间估计 (4) 5 软件可靠性验证测试实验总结与建议 (4)
1软件可靠性验证测试要求 1.1软件可靠性验证测试统计方案 软件可靠性验证测试常用的统计方法有定时结尾、贯序截尾和无失效结尾三种。序贯截尾试验事先对试验总时间及试验所需用资源无法确定，只能根据事先拟定的接收、拒收条件结束试验，无法估计MTBF的真值，但是为了更充分地利用软件每次的失效信息，以及在可靠性比较高或比较低的情况下可以做出更快的判决，我们采用序贯验证测试。选取的序贯测试方案参数为：生产方风险（α）：10%，使用方风险（β）：10%，鉴别比（d）：1.5，MTBF最低可接受值：600s。生成序贯曲线如图1所示。 图1 序贯验证测试曲线图 1.2软件失效的定义 软件不能实现软件需求规格说明书上的功能。 1.3软件可靠性验证测试终止条件 当有点落到接受区或拒绝区时终止测试。
无铅焊点可靠性分析 单位： 姓名： 时间：
无铅焊点可靠性分析 摘要：主要介绍了Sn-Ag-Cu合金焊接点发生失效的各种表现形式，探讨失效发生与影响可靠性的各种原因及如保在设计及制程上进行改进以，改善焊点的可靠性，提高产品的质量。 关键词：焊点；失效；质量；可靠性 前言：电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。 目前，环保问题也受到人们的广泛关注，在电子行业中，无铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，无铅焊料与有铅焊料相比，其润湿性差、焊接温度，形成的焊点外观粗糙等不利因素。因此对其焊点品质也是一个大家很关注的问题。中将就Sn-Ag-Cu焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行探讨。 一、无铅焊点的外观评价 在印刷电路板上焊点主要起两方面作用。一是电连接，二是机械连接。良好的焊点就是应该是在电子产品的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。良好的焊点外观表现为： （1）良好的润湿； （2）适当的焊料，完全覆盖焊盘和焊接部位； （3）焊接部件的焊点饱满且有顺畅连接的边缘； 二、寿命周期内焊点的失效形式 产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的, 其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线, 也称浴盆曲线（见下图） 如上图所示，产品寿命的曲线总共分为三个阶段早期故障期，偶然故障期，耗损故障期。 1）、早期故障期：在产品投入使用的初期，产品的故障率较高，且具有迅速下降的特征。。 这一阶段产品的故障主要是设计与制造中的缺陷，如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等，产品投入使用后很容易较快暴露出来。可以通过加强质量管理及采用筛选等办法来减少甚至消灭早期故障。
可靠性验证试验报告需要写写什么？ 可靠性验证试验报告是承制方进行可靠性试验的正式记录，供订购方用来评价可靠性要求得到满足的程度。包括定期可靠性验证试验报告及最终可靠性验证试验报告。最终报告应包括关于受试产品可靠性全面分析及其有关数据和信息的简要说明。其中包括用以说明试验数据、故障与时间的关系。 具体细节如下： 试验报告每一台受试产品的试验记录、每一次故障的故障报告以及试验故障总报告。 每一台受试产品的试验记录应包括如下内容： (a) 受试产品标识。包括产品名称、生产厂名、产品型号、受试产品排序号； (b) 每次观测与操作的记录。包括日期时间、工作条件、环境条件、性能参数值、工作计时器的累积读数、 观测与操作人员姓名、其他。 每一次故障的故障报告应该包括如下内容： 有试验操作人员填报的如下： (a) 故障识别。故障出现日期和日历时间，受试产品排序号、故障涉及的零、组、部件，出故障时产品的工作条件及环境条件，计时器的累积读数，试验操作人员姓名； (b) 故障模式。故障的原始现象，哪些产品特性参数超出了容许限？哪些一标志是出现故障？ (c) 有关的故障分析报告要点； (d) 对故障的类别意见； (e) 建议的修复或纠正措施； (f) 其他需说明的内容。 由维修人员填报的如下： (a) 故障确认。确认的方法和仪器仪表，故障确认的观测结果； (b) 维修说明。采取的维修措施，维修期间产品的工作时间，维修日期及时刻，维修时间、维修人员的所属 单位及姓名。 (c) 更换的零、组、部件记录。零、组、部件（元器件）的名称、型号规格、生产厂名、生产出厂日期、安 装在产品上的部位（具体到电路上的位置）； (d) 故障原因的意见； (e) 故障分类的意见；
可靠性增长试验 1 概述 1.1 基本概念 众所周知，装备的可靠性是由设计决定的。但是，由于受到各种原因的影响，设计缺陷总是难免的，产品在研制阶段往往达不到用户的可靠性要求，因此必须开展可靠性增长活动。 必须指出，可靠性增长活动不是针对设计低劣的产品的，而是针对经过认真设计仍然由于某些技术原因达不到要求的产品，而且可靠性增长活动比可靠性设计活动所需的资源和时间都多，因此，管理者往往只对通过可靠性设计评审的产品才安排可靠性增长计划。那种把可靠性水平寄托在增长活动上的态度是错误的。 可靠性增长的核心是消除影响产品可靠性水平的设计缺陷。可靠性增长的关键是发现影响产品可靠性水平的设计缺陷。为此，必须通过试验或运行的途径来实现产品故障机理的检测。常见的可靠性增长有，一般性的可靠性增长和可靠性增长管理。 一般性的可靠性增长，是指事前未给出明确的可靠性增长目标，对产品在试验或运行中发生的故障，根据可用于可靠性增长资源的多少，选择其中的一部分或全部实施纠正措施，以使产品可靠性得到确实提高的过程；它通常不制定计划增长曲线，也不跟踪增长过程，而是采用一两次集中纠正故障的方式，使产品可靠性得到提高。由于增长过程通常不能满足增长模型的限度条件，增长后的产品可靠性水平需要通过可靠性验证试验才能进行定量评估。 可靠性增长管理，是指有计划有目标的可靠性增长工作项目，并非可靠性增长过程中的管理工作。它是产品寿命期内的一项全局性的、为达到预期的可靠性指标、对时间和资源进行系统安排、在估计值和计划值比较的基础上依靠新分配资源、对实际增长率进行控制的可靠性增长项目。可靠性增长管理有两个特点： a) 有一个逐步提高的可靠性增长目标: 可靠性增长管理主要针对大型军事装备，把可靠性增长工作从工程研制阶段延伸到生产阶段或使用阶段，在阶段的转接处和阶段内部划分的小阶段的进出口处设定可靠性增长目标，形成逐步提高的系列目标。这就促使有关部门实施严格管理和为降低风险提供手段。 b) 充分利用产品寿命期内的各项试验和运行记录: 除了可靠性试验之外，在产品寿命期内还有其它各种试验以及运行过程都可能产生故障信息，可以用于可靠性增长的故障机理检测，经过风险权衡后把其中的一部分纳入可靠性增长管理的范围，形成可靠性增长的整体，使产品可靠性逐步增长到预期目标。 可靠性增长活动是一个连续完整的闭环控制过程。在此环中，首要任务是发现产品的设计缺陷——这主要是从试验、使用中发生的故障中发现；然后是对故障进行分析——重点研究重复性故障和关键故障发生的原因，当认定为设计缺陷后提出纠正这些设计缺陷的措施；接着是实施纠正措施——将修改设计的措施在少数产品（试验样品）上实施，并通过试验验证纠正措施的有效性；最后是修改技术文件和把纠正措施推广到同型号产品中去——这是落实可靠性增长活动的重要工作，是发挥可靠性增长试验效益的关键步骤。可靠性增长活动可以在工程研制阶段、生产阶段进行，甚至在使用阶段进行。按照有关标准的规定只在装备研制阶段才进行可靠性增长试验和增长工作，但从我国的实际情况出发，有不少已经装备部队多年的产品仍然对其进行可靠性增长试验和“可靠性补课工作”，并取得了显著成绩。这就是说，要根据产品的技术状况和可靠性水平去决定何时以何种形式开展可靠性增长活动。 可靠性增长试验是可靠性增长活动的主要内容，是产品工程研制阶段单独安排的可靠性工作项目，成为工程研制阶段的组成部分。可靠性增长试验通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鉴定试验之前进行。此时，产品的性能与功能已经基本达到设计要求，产品结构与布局已经接近批生产的要求，故障信息的确实性已经较高，且此时故障纠正措施的实施所需资源和时间较少。使用阶段的可靠性增长活动可以利用产品的现场故障信息和现场使用状况记录来取代可靠性增长试验工作。 1.2 可靠性增长试验的目的 可靠性增长试验的目的是，在装备研制或生产阶段通过试验获得设计缺陷的信息，以便对其
焊点的质量与可靠性 电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。 目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。文中将就Sn-Pb焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面的介绍。 1 焊点的外观评价 良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。其外观表现为： （1）良好的润湿 （2）适当的焊料量和焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位（或焊端），元件高度适中； （3）完整而平滑光亮的表面。原则上，这些准则适合于SMT中的一切焊接方法焊出的各类焊点。此外焊接点的边缘应当较薄，若焊接表面足够大，焊料与焊盘表面的润湿角以300以下为好，最大不超过600. 2 寿命周期内焊点的失效形式 考虑到失效与时间的关系，失效形式分为三个不同的时期， 如图1所示。 （1）早期失效阶段，主要是质量不好的焊点大量发生失效，也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。可以通过工艺过程进行优化来减少早期失效率。
（2）稳定失效率阶段，该阶段大部分焊点的质量良好，失效的发生率（失效率）很低，且比较稳定。 （3）寿命终结伦阶段，失效主要由累积的破环性因素造成的，包括化学的、冶金的、热一机械特性等因素，比如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应，或热一机械应力造成焊点失效。失效主要由材料的特性、焊点的具体结构和所受载荷决定。 3 焊接工艺引起的焊点失效机理 焊接工艺中的一些不利因素及随后进行的不适当的清洗工艺可能会导致焊点失效。 3.1 热应力与热冲击 波峰焊过程中快速的冷热变化，对元件造成暂时的温度差，这使元件承受热一机械应力。当温差过大时，导致元件的陶瓷与玻璃部分产生应力裂纹。应力裂纹是影响焊点长期可靠性的不利因素。 焊料固化后，PCB还必须由1800C降低到室温。由于PCB和元件之间的热膨胀系数不同，有时也会导致陶瓷元件的破裂。 PCB的玻璃化转变温度一般在1800C和室温之间（FR-4大约是1250C）。焊接后，焊接面被强制冷却，这样PCB的两面就会在同一时刻处于不同的温度。结果当焊接面到达玻璃化转变温度或以下时，另一面还在玻璃化转变温度以上，于是出现PCB翘曲的现象。PCB翘曲严重时会损坏上面的元件。 3.2 金属的溶解 在厚、薄膜混合电路（包括片式电容）组装中，常常有蚀金、蚀银的现象。这是因为焊料中的锡与镀金或镀银引脚中的金、银会形成化合物，导致焊点的可靠性降低。 许多情况下，在焊料从焊接温度冷却到固态温度的期间，有溶解的金属析出，在焊接基体内形成了脆性的金属化合物。铜生成针状的Cu6Sn5,银生成扁平的Ag3Sn,金生成AuSn4立方体。这些化合物有一个共同的特点是，就是非常脆，剪切强度极低，元件极易脱落。如果金、银含量少，生成的化合物的量不会很多，这些化合物对焊点的机械性能还不会造成太大的损害。但是含量较