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(yīng)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(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計。對一些功能簡單的器件（如分立器件），可使用帶菊花鏈結(jié)構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)件代替試驗芯片，并且機械結(jié)構(gòu)件的尺寸應(yīng)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(yīng)被視為關(guān)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(shè)計，推薦采用對每個器件布置多個網(wǎng)絡(luò)進行獨立監(jiān)測的菊花鏈設(shè)計。采用的菊花鏈設(shè)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(shè)計及菊花鏈要求

    印制電路板的布線、厚度和焊盤設(shè)計及菊花鏈結(jié)構(gòu)均會影響焊點的質(zhì)量，因此印制電路板的設(shè)計為：
    菊花鏈網(wǎng)設(shè)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(yīng)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(yīng)力。
    與引出端焊接的印制電路板的焊盤直徑應(yīng)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(shè)計應(yīng)與器件的菊花鏈連成一個完整的菊花鏈網(wǎng)絡(luò)。
    推薦在每個菊花鏈網(wǎng)內(nèi)設(shè)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(yīng)按程序?qū)M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(yīng)控制在±3℃范圍內(nèi)，對于熱容量大的試驗樣品，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)按表1進行，除另有規(guī)定外，應(yīng)使用等級TC1進行試驗，也可以根據(jù)器件應(yīng)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(yīng)按表2進行，除另有規(guī)定外，應(yīng)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(shù)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(yīng)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(shè)計失誤或監(jiān)測設(shè)備故障而未被發(fā)現(xiàn)的失效。若出現(xiàn)失效，應(yīng)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(shù)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(jié)構(gòu)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。