高加速寿命试验对焊点的可靠性评估

高加速寿命试验是加速电子产品在实际使用中会出现的损坏因素，以比实际使用更短的时间引发失效，藉此鉴定产品是否符合设计要求，以及对失效模式分析并提出改进方案。

高加速寿命试验基本原理
高加速寿命试验的基本原理是，加速应力会加速试件的失效机制，使得试件在较短的时间内表现出与正常应力水平下相同的失效模式和失效分布。通过合理的工程和统计假设，以及与物理失效规律相关的统计模型，可以将加速寿命试验的结果转换为正常应力水平下的可靠性信息。
高加速寿命试验在电子封装领域有着广泛的应用，尤其是对于焊点的可靠性评估。

焊点疲劳失效原因
焊点是电子封装中连接芯片和基板、基板和外部引脚等不同材料和结构的关键部件，其可靠性直接影响了电子产品的性能和寿命。焊点在反复的机械应力和热应力作用下，会产生微观裂纹并逐渐扩展，最终导致断裂的现象，即焊点的疲劳失效。
在疲劳失效中，焊点最后的开裂有两个基本理论，一个是晶粒的过度生长，另一个是IMC生长过程中的柯肯达尔效应。

晶粒的过度生长是指焊料中的晶粒在高温或长时间的热循环下，会变得越来越大，晶粒间的间隙也逐渐增加，晶粒变得不在致密而易脆，最终突兀的晶粒崩塌碎裂。
IMC生长过程中的柯肯达尔效应是指焊点中的金属间化合物（IMC）在扩散过程中，由于不同金属原子的扩散速率不同，会在IMC内部或界面处产生空洞或空缺，导致IMC变脆，易于开裂。当前已确认的柯肯达尔效应金属如：Ag-Au，Ag-Cu，Au-Ni，Cu-Al，Cu-Sn。

高加速寿命试验的测试项目
为了评估焊点的可靠性，高加速寿命试验包含热循环测试（功能性热循环、温度循环、温度冲击）、机械循环（温度+机械应力）、振动试验（随机、振动、固定源振动、正弦振动）、蠕变断裂试验、机械冲击实验，通过一系列测试项目可以相互比较以协助判定，加速焊点的疲劳失效以达到测试目的。
总之，高加速寿命试验是一种有效的评估焊点可靠性的方法，它可以加速产品在实际使用中会出现的损坏因素，对焊点的失效模式分析并提出改进方案，为电子封装产品的设计和优化提供可靠性保障。

审核编辑 黄宇