SMT元器件焊接強(qiáng)度及推力測試規(guī)范1.目的本規(guī)范旨在建立一套統(tǒng)一、科學(xué)的表面貼裝技術(shù)（SMT）元器件焊接強(qiáng)度及推力測試方法，以客觀評估焊點(diǎn)的機(jī)械可靠性，確保焊接質(zhì)量滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用要求，為生產(chǎn)過程控制、質(zhì)量檢驗(yàn)和問題分析提供依據(jù)。2.適用范圍本規(guī)范適用于采用SMT工藝焊接在印制電路板（PCB）上的各類片式元器件、小型連接器、集成電路封裝（如QFP、SOP、BGA周邊焊點(diǎn)等）的焊接強(qiáng)度推力測試。對于特殊封裝或有特定測試要求的元器件，可在本規(guī)范基礎(chǔ)上制定補(bǔ)充規(guī)定。3.引用文件本規(guī)范的制定參考了相關(guān)行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。凡涉及本規(guī)范未詳盡描述的內(nèi)容，應(yīng)優(yōu)先遵循元器件制造商規(guī)格書及相關(guān)產(chǎn)品的具體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。4.術(shù)語和定義4.1焊接強(qiáng)度指焊點(diǎn)抵抗外力作用而不發(fā)生破壞的能力，通常以焊點(diǎn)分離或發(fā)生特定破壞時(shí)所承受的最大力值來表征。4.2推力測試一種通過向SMT元器件施加規(guī)定方向和速率的推力，直至焊點(diǎn)或元器件發(fā)生破壞，以測量其焊接強(qiáng)度的試驗(yàn)方法。4.3破壞模式指在推力測試過程中，焊點(diǎn)、元器件本體、PCB焊盤或其組合發(fā)生失效的具體形式，如焊錫斷裂、元器件電極剝離、PCB焊盤脫落、元器件本體破裂等。5.測試設(shè)備與環(huán)境5.1測試設(shè)備5.1.1推力測試機(jī)：應(yīng)具備精確的力值測量系統(tǒng)和可控的施力機(jī)構(gòu)，力值測量范圍應(yīng)覆蓋被測元器件的預(yù)期焊接強(qiáng)度，精度不低于±1%滿量程。5.1.2測試探頭：根據(jù)元器件類型選擇合適的探頭形狀和尺寸。常用探頭為平頭或楔形，材質(zhì)應(yīng)為硬質(zhì)合金或淬火鋼，以保證測試過程中探頭自身不變形。探頭工作面應(yīng)平整光滑，避免劃傷元器件或PCB。5.1.3定位與夾持裝置：用于穩(wěn)固夾持PCB，確保測試過程中PCB不發(fā)生位移或變形，并能精確調(diào)整PCB與探頭的相對位置，保證推力方向符合要求。5.2測試環(huán)境5.2.1環(huán)境溫度：常溫（通常為15℃～35℃）。若有特殊要求（如高溫或低溫環(huán)境下的測試），應(yīng)在報(bào)告中注明。5.2.2相對濕度：30%～75%。5.2.3測試區(qū)域應(yīng)清潔、無振動(dòng)、無強(qiáng)電磁干擾。6.測試樣品準(zhǔn)備6.1測試樣品應(yīng)從正常生產(chǎn)批次中隨機(jī)抽取，具有代表性。樣品數(shù)量應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)要求或統(tǒng)計(jì)分析需要確定。6.2若樣品需要進(jìn)行預(yù)處理（如老化、溫度循環(huán)、濕熱等），應(yīng)在測試前按相關(guān)規(guī)定完成，并記錄預(yù)處理?xiàng)l件。6.3測試前應(yīng)對樣品外觀進(jìn)行檢查，確保無明顯機(jī)械損傷、污染或已存在的焊接缺陷（如虛焊、橋連、錫珠等），除非測試目的就是評估此類缺陷的強(qiáng)度。6.4對于PCB上高度不同的元器件，或有遮擋的焊點(diǎn)，可能需要對周圍元器件進(jìn)行適當(dāng)移除，以確保探頭能準(zhǔn)確施力于目標(biāo)焊點(diǎn)，但應(yīng)避免對測試區(qū)域造成額外應(yīng)力或損傷。7.測試方法與步驟7.1測試點(diǎn)選擇7.1.1對于陣列式或多引腳元器件（如QFP），應(yīng)在其不同側(cè)邊、不同位置選取有代表性的引腳進(jìn)行測試，避免僅測試邊緣或同一區(qū)域的引腳。7.1.2對于片式元件（如電阻、電容、電感），通常測試其長度方向的兩個(gè)端電極，或根據(jù)元件形狀選擇最能反映整體焊接強(qiáng)度的施力點(diǎn)。7.1.3記錄每個(gè)測試點(diǎn)的具體位置，以便后續(xù)分析。7.2設(shè)備校準(zhǔn)與設(shè)置7.2.1測試前應(yīng)按照設(shè)備操作規(guī)程對推力測試機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保力值精度。7.2.2根據(jù)被測元器件的尺寸和預(yù)期強(qiáng)度，選擇合適的測試探頭，并安裝牢固。7.2.3設(shè)置施力速度。通常推薦的施力速度范圍為0.5mm/min～5mm/min。對于小型、脆弱的元器件，應(yīng)選擇較低速度；對于較大或強(qiáng)度較高的焊點(diǎn)，可適當(dāng)提高速度。具體速度應(yīng)在測試報(bào)告中注明。7.3樣品夾持與定位7.3.1將PCB樣品牢固夾持在測試平臺上，確保測試過程中PCB不發(fā)生移動(dòng)或彎曲。夾持時(shí)應(yīng)避免對測試區(qū)域的焊點(diǎn)造成額外應(yīng)力。7.3.2通過顯微鏡或視覺系統(tǒng)（若配備）觀察，調(diào)整探頭位置，使其對準(zhǔn)目標(biāo)焊點(diǎn)或元器件的測試部位。7.4施力方向與對準(zhǔn)7.4.1片式元件（如0402,0603,0805,1206等）：探頭應(yīng)垂直于元件本體表面，并對準(zhǔn)元件與PCB焊盤的焊接界面處。探頭的施力面應(yīng)盡可能與元件的端電極或焊點(diǎn)邊緣平齊，確保推力主要作用于焊點(diǎn)而非元件本體。理想情況下，探頭邊緣應(yīng)盡可能接近PCB表面，但不與PCB表面接觸以免產(chǎn)生額外摩擦力。7.4.2小型矩形連接器或類似元件：推力方向應(yīng)平行于PCB表面，垂直于連接器的插裝方向或引腳長度方向，探頭對準(zhǔn)引腳根部的焊點(diǎn)。7.4.3QFP/SOP等gull-wing引腳：推力方向應(yīng)平行于PCB表面，垂直于引腳長度方向，探頭作用于引腳靠近焊點(diǎn)的彎曲部位下方，施力點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近焊盤邊緣，以確保力有效地傳遞到焊點(diǎn)。7.5執(zhí)行測試7.5.1啟動(dòng)測試機(jī)，使探頭以設(shè)定的速度平穩(wěn)地向目標(biāo)焊點(diǎn)施加推力。7.5.2持續(xù)施力，直至焊點(diǎn)發(fā)生破壞（如引腳脫離焊盤、焊錫斷裂）或元器件從PCB上脫落，或達(dá)到預(yù)設(shè)的最大力值（若有）。7.5.3記錄測試過程中的最大推力值（峰值力）。7.6重復(fù)測試7.6.1按照7.1至7.5步驟，對同一元器件的其他選定測試點(diǎn)或其他樣品的測試點(diǎn)進(jìn)行測試。7.6.2每個(gè)測試點(diǎn)通常只進(jìn)行一次測試，除非有特殊分析需求。8.測試數(shù)據(jù)記錄測試過程中應(yīng)詳細(xì)記錄以下信息：8.1產(chǎn)品型號、PCB板號、批次號。8.2被測元器件型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、在PCB上的位置標(biāo)識。8.3測試設(shè)備型號、編號、校準(zhǔn)日期。8.4測試探頭類型、尺寸。8.5施力速度。8.6每個(gè)測試點(diǎn)的最大推力值（N或gf）。8.7每個(gè)測試點(diǎn)的破壞模式（詳細(xì)描述，見第9節(jié)）。8.8測試環(huán)境條件（溫度、濕度）。8.9測試日期、操作員。8.10其他需要說明的特殊情況。9.破壞模式分類與描述測試后，需仔細(xì)觀察并記錄每個(gè)測試點(diǎn)的破壞模式，這對于分析焊接質(zhì)量和失效原因至關(guān)重要。常見的破壞模式包括：9.1焊錫斷裂(SolderFracture/BulkSolderFailure)：破壞發(fā)生在焊點(diǎn)內(nèi)部的焊錫合金中，這是最理想的破壞模式，表明焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到焊錫本身的強(qiáng)度。9.2焊錫與PCB焊盤界面分離(Solder-PadInterfaceFailure)：焊錫從PCB焊盤表面剝離，焊盤表面可能殘留少量焊錫或完全無殘留。這表明焊錫與焊盤之間的結(jié)合力不足。9.5PCB焊盤剝離(PadLift/PadPeeling)：PCB上的焊盤連同部分基材一起被從PCB上拉起。這表明PCB基材或焊盤附著力不足。9.6混合模式破壞(MixedModeFailure)：同時(shí)出現(xiàn)上述兩種或多種破壞模式的組合。10.合格判據(jù)10.1焊接強(qiáng)度的合格與否，通常以測試得到的最大推力值是否達(dá)到規(guī)定的最小值，以及破壞模式是否可接受來綜合判定。10.2推力值判據(jù)：應(yīng)根據(jù)元器件的類型、尺寸、應(yīng)用場合以及產(chǎn)品的可靠性要求，預(yù)先設(shè)定最小推力合格值。此值可通過以下方式確定：a)參考元器件制造商提供的推薦測試值或破壞強(qiáng)度數(shù)據(jù)。b)通過對已知良好工藝生產(chǎn)的樣品進(jìn)行測試，統(tǒng)計(jì)分析得出的平均值減去一定倍數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。c)根據(jù)產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)和應(yīng)用環(huán)境的嚴(yán)苛程度，由設(shè)計(jì)或質(zhì)量部門制定。10.3破壞模式判據(jù)：a)優(yōu)先接受的破壞模式為“焊錫斷裂”（本體破壞），表明焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到焊錫本身的強(qiáng)度。b)若破壞模式為“焊錫與PCB焊盤界面分離”或“焊錫與元器件電極界面分離”，即使推力值達(dá)到規(guī)定要求，也應(yīng)引起關(guān)注，可能提示焊盤鍍層、焊膏、助焊劑或回流焊工藝存在問題，需結(jié)合具體情況分析。c)“PCB焊盤剝離”通常被視為不合格，除非有特殊規(guī)定，這表明PCB基材或焊盤處理存在問題。d)“元器件本體破壞”若發(fā)生在推力值未達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，表明元器件本身強(qiáng)度不足，為不合格。11.測試報(bào)告測試完成后，應(yīng)生成測試報(bào)告，內(nèi)容至少包括：11.1報(bào)告標(biāo)題、編號、版本、日期。11.2測試目的、范圍。11.3測試樣品信息（產(chǎn)品型號、PCB編號、批次、元器件信息等）。11.4測試依據(jù)（本規(guī)范編號及版本）。11.5測試設(shè)備信息（型號、編號、校準(zhǔn)狀態(tài)）。11.6測試條件（環(huán)境溫濕度、施力速度、探頭類型等）。11.7測試結(jié)果：包括每個(gè)測試點(diǎn)的推力值、破壞模式圖片及描述、平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)偏差（若樣本量足夠）。11.8合格性判定：根據(jù)10節(jié)的判據(jù)，對測試結(jié)果進(jìn)行綜合判定。11.9異常情況說明（如測試中斷、樣品異常等）。11.10結(jié)論與建議（如焊接質(zhì)量總體評價(jià)、存在的問題、改進(jìn)建議等）。11.11測試人員、審核人員簽字。12.注意事項(xiàng)12.1操作人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，熟悉本規(guī)范及測試設(shè)備的操作規(guī)程。12.2測試過程中應(yīng)小心操作，避免損壞測試設(shè)備、樣品及造成人身傷害。1