一個焊點的形成包括了焊料的潤濕、焊料與被焊面之間的選擇性擴散以及金屬間化物的合金化過程，焊點的質(zhì)量好壞直接影響了PCBA的互聯(lián)可靠性。高可靠性的焊點通常要有較強的環(huán)境適應能力，溫度的變化將導致焊點經(jīng)歷周期性的蠕變，終會發(fā)生焊點疲勞失效。因此，可以根據(jù)焊點的疲勞失效機理，選擇恒溫恒濕試驗箱（或溫度循環(huán)試驗箱）來考核焊點的可靠性，具體方案如圖1所示。

    1、試驗設備

    恒溫恒濕試驗箱或溫度循環(huán)試驗箱

    2、試驗芯片和封裝要求

    被試器件的封裝，即布局、結構和材料（包括試驗芯片粘接及其工藝、填充及其工藝、絲焊/倒裝試驗芯片等）應能代表實際器件的特征，并且試驗芯片與外部引出端的連接應與實際生產(chǎn)的器件相同，同時采用菊花鏈（菊花鏈，就是一種電路連接方案（A點與B點相連，B點與C點相連，C點與D點相連），并且菊花鏈芯片也僅起到電氣連接作用。）的結構設計。對一些功能簡單的器件（如分立器件），可使用帶菊花鏈結構的機械結構件代替試驗芯片，并且機械結構件的尺寸應與被試器件芯片的尺寸相仿。
對于板級塑封球柵陣列（BGA）器件進行溫度循環(huán)試驗時，即使這些焊點只在接地/電源位置，菊花鏈必須覆蓋此區(qū)域（如封裝角上的焊點、外邊的焊點、試驗芯片邊緣底部或接近底部的焊點、封裝中央的焊點）；
    對于陶瓷材料的器件，直角部位的引出端通常早出現(xiàn)失效，該區(qū)域應被視為關鍵區(qū)域，菊花鏈也必須覆蓋此區(qū)域。
    允許采用單線連續(xù)監(jiān)測的菊花鏈設計，推薦采用對每個器件布置多個網(wǎng)絡進行獨立監(jiān)測的菊花鏈設計。采用的菊花鏈設計能夠為失效的區(qū)域提供附加的信息。

    3、印制電路板的設計及菊花鏈要求

    印制電路板的布線、厚度和焊盤設計及菊花鏈結構均會影響焊點的質(zhì)量，因此印制電路板的設計為：
    菊花鏈網(wǎng)設計在印制電路板的頂層，這樣可以避免將通孔失效誤判為菊花鏈失效。
    厚度優(yōu)選為2.35mm，至少六層銅箔；若封裝尺寸大于40mm，推薦使用厚度為3.15mm，八層銅箔。外層銅箔厚度為35μm（推薦），印制線路小寬度為150μm（推薦）
    試驗用印制電路板應與實際印制電路板采用相同的材料和布線，還需測量玻璃軟化溫度Tg和x、y方向上的熱膨脹系數(shù)。
    內(nèi)層中偶數(shù)層的電源層/接地層必須有70%的銅覆蓋率，寄數(shù)層上的信號層必須有40%的銅覆蓋率。
    至少50%的焊盤上包含通孔，產(chǎn)生與實際印制板通孔相似的機械應力。
    與引出端焊接的印制電路板的焊盤直徑應為器件被焊料潤濕的焊盤直徑的80%~100%。
    印制電路板的菊花鏈設計應與器件的菊花鏈連成一個完整的菊花鏈網(wǎng)絡。
    推薦在每個菊花鏈網(wǎng)內(nèi)設計人工多探針式焊盤一遍進行失效隔離。

    4、試驗樣品安裝

    為了保證試驗的有效性，被試器件安裝到印制電路板之前（表面安裝器件一般采用回流焊和熱風加工臺進行組裝），必須對被試器件的引出端進行考核，剔除引出端不滿足要求的器件，如可以按GJB548B-2005方法2004進行引線牢固性或按GJB7677-2012第5章進行焊球剪切試驗。
    試驗樣品組裝前必須對印制電路板的組裝定位工藝參數(shù)（包括焊料量、焊膏對準、印刷速度、刮刀壓力、漏板離網(wǎng)和熱溫度曲線等）進行優(yōu)化，同時應按程序對組裝前的試驗樣品及再加工處理前的試驗樣品進行儲存和烘焙，若未規(guī)定潮濕敏感度等級和烘烤要求，則組裝前的試驗樣品按125℃下烘焙24h進行預處理，對于再加工處理前的樣品按105℃下烘焙24h進行。
    組裝后的試驗樣品必須采用X射線對所有焊點進行缺陷檢查，如焊點橋接、開路、焊點丟失、空洞、引出端對位不良以及缺少角焊縫；同時，還需要檢查試驗樣品的電氣通路，便于剔除菊花鏈電路的開路、短路或其他異?，F(xiàn)象。
    試驗前檢查合格的試驗樣品放置在箱中，不能阻礙氣流越過和在樣品四周流動，也要避免試驗樣品的溫度短時間內(nèi)劇烈變化（溫度變化過程中，樣品溫度與箱內(nèi)溫度差應控制在±3℃范圍內(nèi)，對于熱容量大的試驗樣品，應使用單曲 恒溫恒濕試驗箱來達到規(guī)定的溫度變化率）。
    試驗樣品的溫度達到規(guī)定的極限值后，至少保溫10min，升溫和降溫速率不應超過20℃/min

    5、試驗過程監(jiān)測

    試驗過程監(jiān)測分為溫度及電氣兩部分進行：
    溫度監(jiān)測
    恒溫恒濕試驗箱初次啟動時，需要對箱內(nèi)每塊板上的器件溫度進行監(jiān)測；在溫度循環(huán)過程中，應連續(xù)監(jiān)測至少2塊印制電路板（中間和四周）上的2個器件的溫度以及恒溫箱的環(huán)境溫度。
    電氣監(jiān)測
    通過自動監(jiān)測儀對菊花鏈電路進行連續(xù)的電氣監(jiān)測，不能使用人工讀書的方法進行連續(xù)監(jiān)測。如出現(xiàn)持續(xù)時間小于或等于1μ或菊花鏈電路電阻值增量大于或等于1000Ω的中斷，則定義第1次中斷，在出現(xiàn)第1次中斷后10%的循環(huán)時間內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)大于或等于9個的中斷事件，則確認為失效。為了確定失效是由互連造成的，需要監(jiān)測大量的中斷。

    6、焊點壽命評價

    除另有規(guī)定外，應抽取33只器件進行試驗，其中32只用于試驗，1只在組裝后做顯微組織檢查。應為返工準備至少10只未進行過組裝的器件。用戶方在評估器件能否滿足規(guī)定應用要求時，也可另行規(guī)定抽樣方案。
    溫度循環(huán)試驗前，可以在100℃下對組裝后的試驗樣品進行24h的高溫老煉；溫度循環(huán)試驗條件應按表1進行，除另有規(guī)定外，應使用等級TC1進行試驗，也可以根據(jù)器件應用環(huán)境的要求規(guī)定溫度循環(huán)試驗的高溫溫度和低溫溫度（即TC7）
    表1  溫度條件
    溫度循環(huán)次數(shù)應按表2進行，除另有規(guī)定外，應選擇代碼NTC-E（6000次循環(huán)）進行試驗，也可根據(jù)對器件使用壽命的要求自定義溫度循環(huán)試驗的循環(huán)次數(shù)。
    表2  循環(huán)次數(shù)
    試驗樣品按照規(guī)定的試驗條件進行規(guī)定次數(shù)的溫度循環(huán)試驗且未監(jiān)測到失效，則器件通過焊點評價試驗。

    7、失效分析及技術手段

    若試驗樣品以零失效通過規(guī)定次數(shù)的 溫度循環(huán)試驗，則承制方也應對試驗樣品進行失效分析（每種類型的印制電路板至少隨機選擇3只器件）以保證不遺漏由于菊花鏈設計失誤或監(jiān)測設備故障而未被發(fā)現(xiàn)的失效。若出現(xiàn)失效，應對失效樣品進行失效分析以確定發(fā)現(xiàn)的電氣失效的位置、模式以及失效機理。
    失效分析的技術手段包括，外觀檢查、X射線檢查、金相切片、掃描電子顯微鏡觀察，聲學掃描顯微鏡檢查以及染色與滲透試驗等。
    外觀檢查，主要是檢查焊點的潤濕角、顏色以及焊點的失效位置，如焊盤潤濕角＞90°，則焊盤潤濕性不良；如器件引出端潤濕角＞90°，則引出端潤濕性不良；若焊盤及器件引出端的潤濕角均大于＞90°，則焊接工藝參數(shù)可能存在問題。焊點位置是否存在規(guī)律性，還是隨機失效。
    X射線檢查，主要是檢查焊點是否存在虛焊或開路的情況，如焊球在焊接后，焊球會由圓形變成橢圓，若焊接后焊球還是圓形，將存在虛焊或開路的風險。
    掃描電子顯微鏡檢查，主要是檢查引起引出端或焊盤上焊接不良污染物或多余物的成分。
    金相切片分析，采用從取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察的破壞性手段對焊點的剖面的微觀結構質(zhì)量進行檢查，具體流程可以參考IPC-TM-650 2.1.1規(guī)定的流程。
    染色與滲透試驗，是將PCBA樣品置于染色劑中，讓染色劑充分滲透到焊接區(qū)域并抽真空；然后將置于染色劑的樣品取出后進行干燥；其次將干燥后的器件與PCB垂直分離，若引出端與焊盤之間存在裂紋或空洞，那么在分離界面上就會發(fā)現(xiàn)染色劑，則說明該區(qū)域存在焊點缺陷，后根據(jù)存在焊點缺陷界面處的染色劑位置及深淺，依次統(tǒng)計記錄各焊點的失效模式，用Mapping圖表示出來。