《GB/T4937.15-2018半導(dǎo)體器件

機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法

第15部分：

通孔安裝器件的耐焊接熱》

專題研究報(bào)告目錄通孔焊器件“耐熱關(guān)”

為何是可靠性核心?專家視角解析GB/T4937.15-2018的底層邏輯與行業(yè)價(jià)值試驗(yàn)成功的前提是什么?GB/T4937.15-2018中試樣要求與預(yù)處理的關(guān)鍵控制點(diǎn)詳解設(shè)備精度決定試驗(yàn)成敗?GB/T4937.15-2018要求的試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)參數(shù)與校準(zhǔn)要點(diǎn)特殊器件如何適配標(biāo)準(zhǔn)?異形通孔器件的試驗(yàn)調(diào)整方案與合規(guī)性判斷未來(lái)電子制造下標(biāo)準(zhǔn)如何升級(jí)?通孔器件耐熱試驗(yàn)的技術(shù)趨勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)修訂預(yù)判標(biāo)準(zhǔn)適用邊界在哪?從器件類型到試驗(yàn)場(chǎng)景,GB/T4937.15-2018的適用范圍深度剖析焊接熱試驗(yàn)如何精準(zhǔn)落地?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩種核心試驗(yàn)方法及操作規(guī)范全流程拆解如何科學(xué)判定試驗(yàn)結(jié)果?標(biāo)準(zhǔn)中的合格準(zhǔn)則與失效模式識(shí)別的專家解讀標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際規(guī)范如何銜接?GB/T4937.15-2018與IEC標(biāo)準(zhǔn)的差異及轉(zhuǎn)化應(yīng)用策略標(biāo)準(zhǔn)落地的常見(jiàn)誤區(qū)有哪些?企業(yè)應(yīng)用GB/T4937.15-2018的典型問(wèn)題與解決路通孔焊器件“耐熱關(guān)”為何是可靠性核心？專家視角解析GB/T4937.15-2018的底層邏輯與行業(yè)價(jià)值焊接熱沖擊：通孔器件失效的“隱形殺手”01通孔安裝器件在焊接時(shí)，引腳與封裝體因材質(zhì)熱膨脹系數(shù)差異，易受高溫沖擊產(chǎn)生應(yīng)力。數(shù)據(jù)顯示，35%的通孔器件早期失效源于耐焊接熱不足。高溫會(huì)導(dǎo)致封裝開(kāi)裂、引腳脫落等問(wèn)題，直接影響電子設(shè)備穩(wěn)定性，這也是標(biāo)準(zhǔn)聚焦此指標(biāo)的核心原因。02（二）GB/T4937.15-2018的制定背景與行業(yè)驅(qū)動(dòng)隨著電子制造向高密度、高可靠性發(fā)展，消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域?qū)ζ骷蜔嵋笊?jí)。此前行業(yè)試驗(yàn)方法不統(tǒng)一，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。該標(biāo)準(zhǔn)2018年發(fā)布，旨在規(guī)范試驗(yàn)流程，解決檢驗(yàn)亂象，為產(chǎn)業(yè)鏈提供統(tǒng)一技術(shù)依據(jù)。（三）標(biāo)準(zhǔn)的核心價(jià)值：從產(chǎn)品合格到產(chǎn)業(yè)提質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不僅明確試驗(yàn)要求，更構(gòu)建了“設(shè)計(jì)-試驗(yàn)-量產(chǎn)”的質(zhì)量管控鏈路。通過(guò)統(tǒng)一判定準(zhǔn)則，降低企業(yè)質(zhì)檢成本，提升產(chǎn)品互認(rèn)度。對(duì)下游企業(yè)而言，依標(biāo)檢驗(yàn)可提前識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，減少售后損失，助力我國(guó)半導(dǎo)體器件邁向高端市場(chǎng)。12、標(biāo)準(zhǔn)適用邊界在哪？從器件類型到試驗(yàn)場(chǎng)景，GB/T4937.15-2018的適用范圍深度剖析適用的器件范疇：明確“通孔安裝”的核心定義標(biāo)準(zhǔn)適用于具有通孔引腳的半導(dǎo)體分立器件與集成電路，包括二極管、三極管、中小功率集成電路等。核心判定依據(jù)為引腳需通過(guò)印制板通孔進(jìn)行焊接，排除表面貼裝器件及無(wú)引腳封裝器件，避免適用范圍混淆。0102（二）排除在外的特殊情況：哪些場(chǎng)景不適用本標(biāo)準(zhǔn)？不適用于需特殊焊接工藝的器件，如激光焊接、超聲波焊接的器件；也不涵蓋功率模塊等大型器件，因其散熱結(jié)構(gòu)特殊，需參考GB/T4937其他相關(guān)部分。此外，軍用級(jí)器件有更嚴(yán)苛要求，需結(jié)合國(guó)軍標(biāo)執(zhí)行。（三）試驗(yàn)場(chǎng)景的界定：生產(chǎn)與檢驗(yàn)中的應(yīng)用場(chǎng)景01標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于器件出廠檢驗(yàn)、入庫(kù)檢驗(yàn)及批量生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量抽檢。試驗(yàn)場(chǎng)景包括模擬波峰焊、浸焊等常見(jiàn)通孔焊接工藝，明確不同工藝對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整要求，確保試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景一致。02、試驗(yàn)成功的前提是什么？GB/T4937.15-2018中試樣要求與預(yù)處理的關(guān)鍵控制點(diǎn)詳解試樣選?。捍硇耘c隨機(jī)性的雙重保障試樣需從同一批次、同一規(guī)格器件中隨機(jī)抽取，樣本量按GB/T2828.1規(guī)定，常規(guī)檢驗(yàn)取5-10件。需確保試樣無(wú)外觀缺陷，引腳無(wú)變形、氧化，否則會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，出現(xiàn)誤判或漏判。（二）試樣預(yù)處理：消除環(huán)境影響的必要步驟預(yù)處理需將試樣置于溫度15-35℃、相對(duì)濕度45%-75%的環(huán)境中放置至少24小時(shí)，平衡環(huán)境應(yīng)力。若器件有特殊存儲(chǔ)要求，需先按器件規(guī)范恢復(fù)至正常狀態(tài)，再進(jìn)行環(huán)境平衡，避免初始狀態(tài)差異干擾試驗(yàn)。（三）試樣標(biāo)識(shí)與記錄：全流程可追溯的基礎(chǔ)每個(gè)試樣需唯一標(biāo)識(shí)，記錄型號(hào)、批次、生產(chǎn)廠家、抽取時(shí)間等信息。試驗(yàn)前后需拍攝外觀照片，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸，建立完整檔案。標(biāo)識(shí)需清晰且耐高溫，避免試驗(yàn)中脫落，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)可追溯。、焊接熱試驗(yàn)如何精準(zhǔn)落地？標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩種核心試驗(yàn)方法及操作規(guī)范全流程拆解方法A：波峰焊模擬試驗(yàn)——參數(shù)設(shè)置與操作要點(diǎn)模擬波峰焊工藝，將試樣引腳浸入235-260℃的焊料中，浸沒(méi)時(shí)間5-10秒。引腳浸入深度為1/2-2/3，避免封裝體接觸焊料。焊料需為Sn-Pb或無(wú)鉛焊料，符合GB/T3131標(biāo)準(zhǔn)，確保焊料成分合規(guī)。（二）方法B：浸焊模擬試驗(yàn)——適用于特殊封裝的試驗(yàn)方案01針對(duì)引腳較短或封裝特殊的器件，采用浸焊方式，焊料溫度與方法A一致，但需使用專用夾具固定試樣，控制浸入速度為1-2cm/s，防止引腳受力變形。浸焊后需自然冷卻至室溫，不可強(qiáng)制降溫。02若企業(yè)采用波峰焊量產(chǎn)，優(yōu)先選方法A；若為手工浸焊或小型批量生產(chǎn)，方法B更貼合實(shí)際。需在試驗(yàn)報(bào)告中注明所選方法及依據(jù)，確保試驗(yàn)與生產(chǎn)工藝的關(guān)聯(lián)性，使試驗(yàn)結(jié)果更具參考價(jià)值。02（三）兩種方法的選擇依據(jù)：匹配實(shí)際生產(chǎn)工藝是關(guān)鍵01、設(shè)備精度決定試驗(yàn)成?。縂B/T4937.15-2018要求的試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)參數(shù)與校準(zhǔn)要點(diǎn)核心設(shè)備：焊料槽的技術(shù)指標(biāo)與性能要求焊料槽溫度控制精度需±2℃,溫度均勻性≤3℃,確保焊料溫度穩(wěn)定。槽體材質(zhì)需耐焊料腐蝕，采用不銹鋼或鈦合金。焊料攪拌裝置需保證焊料無(wú)局部冷卻，避免引腳受熱不均，影響試驗(yàn)效果。（二）輔助設(shè)備：夾具與測(cè)溫儀器的合規(guī)性要求01夾具需耐高溫、不與焊料反應(yīng)，確保試樣固定牢固且位置精準(zhǔn)。測(cè)溫儀器采用K型熱電偶，精度±0.5℃,需定期校準(zhǔn)。計(jì)時(shí)設(shè)備精度≥0.1秒，保證浸焊時(shí)間控制準(zhǔn)確，符合標(biāo)準(zhǔn)5-10秒的要求。020102（三）設(shè)備校準(zhǔn)：定期校驗(yàn)的周期與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)焊料槽溫度與測(cè)溫儀器每3個(gè)月校準(zhǔn)一次，依據(jù)JJF1301標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。夾具尺寸精度每6個(gè)月校驗(yàn)，確保引腳浸入深度符合要求。校準(zhǔn)記錄需留存，作為試驗(yàn)結(jié)果有效性的證明，避免因設(shè)備偏差導(dǎo)致試驗(yàn)失效。、如何科學(xué)判定試驗(yàn)結(jié)果？標(biāo)準(zhǔn)中的合格準(zhǔn)則與失效模式識(shí)別的專家解讀外觀檢查：直觀判斷的核心指標(biāo)與方法試驗(yàn)后需用10倍放大鏡檢查試樣，無(wú)封裝開(kāi)裂、變色、引腳脫落等缺陷為合格。引腳焊點(diǎn)需光滑、無(wú)虛焊，封裝與引腳結(jié)合處無(wú)間隙。外觀缺陷需拍照記錄，明確缺陷位置與程度，作為判定依據(jù)。（二）電性能測(cè)試：驗(yàn)證功能完整性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)01按器件規(guī)格書(shū)規(guī)定測(cè)試電性能，如二極管的正向壓降、三極管的放大倍數(shù)等。電性能參數(shù)需在規(guī)定范圍內(nèi)，波動(dòng)幅度不超過(guò)試驗(yàn)前的10%。若電性能異常，即使外觀無(wú)缺陷，仍判定為不合格。01（三）失效模式分析：從現(xiàn)象到本質(zhì)的專家判斷常見(jiàn)失效模式包括封裝開(kāi)裂（因熱應(yīng)力導(dǎo)致）、引腳氧化（焊料浸潤(rùn)不良）、內(nèi)部鍵合失效（電性能異常）。需結(jié)合外觀與電性能結(jié)果，分析失效原因，為企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝提供方向，體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)價(jià)值。、特殊器件如何適配標(biāo)準(zhǔn)？異形通孔器件的試驗(yàn)調(diào)整方案與合規(guī)性判斷異形器件的界定：引腳特殊或封裝復(fù)雜的情況異形通孔器件包括引腳彎曲、多排引腳、大型封裝器件等，如功率三極管、DIP封裝的復(fù)雜集成電路。其特點(diǎn)是引腳受力不均或散熱特性特殊，直接按標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)方法試驗(yàn)易導(dǎo)致結(jié)果失真。12（二）試驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整原則：基于器件特性的科學(xué)適配01調(diào)整需遵循“熱應(yīng)力等效”原則，如引腳較長(zhǎng)的器件可適當(dāng)縮短浸焊時(shí)間，封裝較大的器件可降低焊料溫度5-10℃。調(diào)整方案需記錄在試驗(yàn)報(bào)告中，說(shuō)明調(diào)整依據(jù)，確保調(diào)整后的試驗(yàn)仍符合標(biāo)準(zhǔn)核心要求。02（三）合規(guī)性判斷：調(diào)整后試驗(yàn)結(jié)果的有效性認(rèn)定調(diào)整后的試驗(yàn)需通過(guò)“比對(duì)試驗(yàn)”驗(yàn)證有效性，即選取標(biāo)準(zhǔn)器件與異形器件同步試驗(yàn)，確保調(diào)整方案不會(huì)降低試驗(yàn)嚴(yán)苛性。若比對(duì)結(jié)果一致，調(diào)整后的試驗(yàn)結(jié)果有效；否則需重新優(yōu)化調(diào)整參數(shù)，直至符合要求。12、標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際規(guī)范如何銜接？GB/T4937.15-2018與IEC標(biāo)準(zhǔn)的差異及轉(zhuǎn)化應(yīng)用策略與IEC60749-15的對(duì)標(biāo)分析：核心技術(shù)內(nèi)容的一致性本標(biāo)準(zhǔn)等效采用IEC60749-15:2006，核心試驗(yàn)方法、技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致。確保我國(guó)器件出口時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果被國(guó)際認(rèn)可，降低貿(mào)易技術(shù)壁壘。差異主要體現(xiàn)在術(shù)語(yǔ)表述上，如“焊料”對(duì)應(yīng)IEC標(biāo)準(zhǔn)的“solder”，表述更貼合國(guó)內(nèi)習(xí)慣。12（二）關(guān)鍵差異點(diǎn)：基于國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的調(diào)整內(nèi)容01增加了無(wú)鉛焊料的具體要求，符合國(guó)內(nèi)電子制造業(yè)環(huán)保趨勢(shì)；補(bǔ)充了國(guó)產(chǎn)常用器件的試驗(yàn)案例，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用性。刪除了IEC標(biāo)準(zhǔn)中不適合國(guó)內(nèi)中小企業(yè)的復(fù)雜試驗(yàn)方案，降低標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行門檻，兼顧先進(jìn)性與適用性。02企業(yè)出口時(shí)，可在試驗(yàn)報(bào)告中注明“依據(jù)GB/T4937.15-2018（等效IEC60749-15:2006）執(zhí)行”，提升報(bào)告認(rèn)可度。針對(duì)不同國(guó)家的特殊要求，可結(jié)合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)，在本標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上補(bǔ)充試驗(yàn)項(xiàng)目，確保產(chǎn)品合規(guī)。（三）國(guó)際轉(zhuǎn)化應(yīng)用：企業(yè)出口時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)使用策略010201、未來(lái)電子制造下標(biāo)準(zhǔn)如何升級(jí)？通孔器件耐熱試驗(yàn)的技術(shù)趨勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)修訂預(yù)判0102技術(shù)趨勢(shì)：無(wú)鉛化與高密度封裝帶來(lái)的新挑戰(zhàn)無(wú)鉛焊料熔點(diǎn)更高（217-227℃),對(duì)器件耐熱要求提升；高密度封裝使器件散熱更難，熱應(yīng)力集中問(wèn)題加劇。未來(lái)試驗(yàn)需模擬更高溫度、更復(fù)雜的焊接環(huán)境，標(biāo)準(zhǔn)需跟進(jìn)這些技術(shù)變化，更新試驗(yàn)參數(shù)。（二）標(biāo)準(zhǔn)修訂方向：智能化與精準(zhǔn)化的發(fā)展路徑預(yù)判將增加智能化試驗(yàn)設(shè)備的要求，如帶溫度閉環(huán)控制的全自動(dòng)焊料槽；引入熱成像技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器件溫度分布；補(bǔ)充三維封裝等新型通孔器件的試驗(yàn)方法，使標(biāo)準(zhǔn)覆蓋更全面的產(chǎn)品類型。（三）企業(yè)應(yīng)對(duì)策略：提前布局適應(yīng)未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)要求01企業(yè)應(yīng)加大耐高溫封裝材料研發(fā)，改進(jìn)引腳設(shè)計(jì)，提升器件本身耐熱性能。同時(shí)，升級(jí)試驗(yàn)設(shè)備，引入智能化檢測(cè)工具，提前按預(yù)判的標(biāo)準(zhǔn)方向開(kāi)展內(nèi)部檢驗(yàn)，避免標(biāo)準(zhǔn)修訂后出現(xiàn)合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。02、標(biāo)準(zhǔn)落地的常見(jiàn)誤區(qū)有哪些？企業(yè)應(yīng)用GB/T4937.15-2018的典型問(wèn)題與解決路徑誤區(qū)一：忽視預(yù)處理，直接開(kāi)展試驗(yàn)部分企業(yè)為節(jié)省時(shí)間跳過(guò)預(yù)處理，導(dǎo)致試樣受存儲(chǔ)環(huán)境影響，試驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)大。解決路徑：嚴(yán)格執(zhí)行24小時(shí)環(huán)境平衡要求，建立預(yù)處理臺(tái)賬，明確記錄放置時(shí)間與環(huán)境參數(shù)，確保試樣初始狀態(tài)一致。（二）誤區(qū)二：試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置隨意，未匹配生產(chǎn)工藝01存在焊料溫度、浸焊時(shí)間憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的情況，與實(shí)際生產(chǎn)工藝脫節(jié)。解決路徑：梳理企業(yè)生產(chǎn)工藝參數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)，建立“生產(chǎn)工藝-試驗(yàn)參數(shù)”對(duì)應(yīng)表，確保試驗(yàn)與生產(chǎn)一致。02（三）誤區(qū)三：僅做外觀檢查，省略電性能測(cè)試01部分企業(yè)