E DIN EN 62137-4:2013-01

Montageverfahren für elektronische Baugruppen -

Teil 4: Oberflächenmontierbare Bauteilgehäuse mit Flächenmatrix - (Lebens)dauerprüfungen für Lötverbindungen (IEC 91/1056/CD:2012)

Dieser Teil der IEC 62137 beschreibt das Prüfverfahren zur Bewertung der Beständigkeit von Lötverbindungen von Bauteilgehäusen mit Flächenmatrix die auf der Leiterplatte montiert sind gegenüber thermomechanischer Beanspruchung, der die Lötverbindungen ausgesetzt sind.
Diese Norm gilt für oberflächenmontierte Halbleiterbauteile mit Gehäusen mit Anschlussmatrix (FBGA, BGA, FLGA und LGA) einschließlich der Gehäuse mit peripheren Anschlüssen (SON und QFN), die zur Verwendung in elektrischen und elektronischen Ausrüstungen von Industrie und Verbrauchern vorgesehen sind. Die in dieser Norm beschriebene Prüfmethode soll nicht die Halbleiterbauelemente selbst bewerten.
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe und Definitionen nach IEC 60191-6-2, IEC 60191-6-5 und IEC 60194 und die eingeführten Begriffe.
Das in dieser Norm beschriebene Prüfverfahren dient der Bewertung der Beständigkeit der Lötverbindungen an einem Gehäuse, das auf Substrat montiert ist, gegenüber thermischer Beanspruchung, jedoch nicht der Prüfung der mechanischen Festigkeit des Gehäuses selbst. Die in dieser Norm beschriebene Prüfmethode ist hauptsächlich anwendbar auf Lötverbindungen zwischen Trägermaterialien von Leiterplatten und dem Gehäuse als Bewertungsobjekt.
Das Kapitel Prüfvorrichtung und Materialien behandelt den Prüfling, die Reflow-Lötausrüstung, die Temperaturwechselkammer, den Detektor für Kurzzeitunterbrechungen, das Prüfsubstrat und die Lotpaste. Lotpaste wird aus Flussmittel, fein verteilten Lotpartikeln und Zusätzen zur Förderung von Benetzung und Kontrolle von Viskosität, Klebkraft, Rutschen, Trocknungsrate usw. hergestellt. Wenn in der Produktspezifikation nicht anders angegeben, ist eine der aufgeführten Lotlegierungen (wie in IEC 61190-1-3 beschrieben) zu verwenden. Die Produktspezifikation soll die Einzelheiten zur Lotpaste enthalten. Bei der Vorbereitung des Prüflings muss das Gehäuse muss unter Anwendung des folgenden Reflow-Lötvorgangs auf dem Substrat montiert werden. Das als Prüfling verwendete Gehäuse muss als Versuchsgehäuse so modifiziert werden, dass nach dem Reflowlöten mit dem Anschlussflächenmuster des Prüfsubstrats ein Schaltkreis gebildet wird.
Die Temperaturwechselprüfung erfolgt gemäß Test Na (schneller Temperaturwechsel mit vorgeschriebener Übergangszeit), beschrieben in IEC 60068-2-14, mit folgenden Details. Der Prüfling ist in der Temperaturwechselkammer dort zu platzieren, wo die beste Luftströmung vorherrscht und wo den Prüfling eine ausreichende Luftströmung umgibt. Die Prüfung ist entsprechend den in der Produktspezifikation angegebenen Zyklen durchzuführen. Der elektrische Widerstand des Schaltkreises ist kontinuierlich während der Prüfung unter Verwendung des beschriebenen Detektors für Kurzzeitunterbrechungen zu überwachen. Wenn der elektrische Widerstand des Schaltkreises aufgrund des Bruchs der Lötverbindung ansteigt, stellt die Anzahl der Prüfzyklen zu diesem Zeitpunkt die Ausfallrate des Prüflings dar.
Die Lebensdauer bei Temperaturwechselbeanspruchung sollte statistisch als mittlere Lebensdauer oder charakteristische Lebensdauer der Weibull-Verteilung von den Ausfallzyklusdaten der Prüflinge festgelegt werden.
Der informative Anhang A behandelt die Beschleunigung der Temperaturwechselprüfung für Lötverbindungen, dabei wird die Beschleunigungscharakteristik zur Bewertung der Haltbarkeit im Feld aus den Ergebnissen von Temperaturwechselprüfungen von Lötverbindungen beschrieben.
Der informative Anhang B behandelt die Stromdurchgangsprüfung für Lötverbindungen von Gehäusen. Dieser Anhang bezieht sich auf die Prüfung zur Bewertung der Haltbarkeit der Lötverbindung des Gehäuses unter Verwendung des Stromdurchgangs.
Im informativen Anhang C wird auf das Reflow-Lötbarkeitsprüfverfahren für Gehäuse und Prüfsubstratanschlussfläche eingegangen, dabei wird eine Erklärung des Prüfverfahrens für die Reflow-Lötbarkeit von Gehäusen gegeben.
Der informative Anhang D enthält die Konstruktionsrichtlinie für das Prüfsubstrat. In dem Anhang wird eine Erklärung zur Konstruktionsrichtlinie für das Prüfsubstrat gegeben. Sie gilt für die Konstruktionsrichtlinie der Leiterplatte, die zur Bewertung der Haltbarkeit von Gehäusen zu verwenden ist. Bei Substrat beeinflussen sowohl die Dicke als auch die Konfiguration der Schichten sowie die Montagedichte auf dem Substrat die Lebensdauer der Lötverbindung mit dem auf dem Substrat montierten Gehäuse bei Temperaturwechselbeanspruchung beträchtlich. Es ist bekannt, dass sich die Haltbarkeit der Lötverbindung halbiert, wenn insbesondere die Gehäuse mit Flächenmatrix auf demselben Bereich beider Seiten des Substrats montiert sind. Wenn die Gehäuse, die der Bewertungsprüfung unterliegen, möglicherweise auf einer doppelt bedruckten Leiterplatte montiert sind, ist es empfehlenswert, die Lebensdauer der Lötverbindung mit den auf beiden Seiten des Substrats montierten Bauteilen zu bewerten.
Der informative Anhang E erläutert die Wärmebeständigkeit des Prüfsubstrats gegenüber Reflow-Löten. Dabei wird eine Erklärung zur Wärmebeständigkeit des Prüfsubstrats gegenüber Reflow-Löten gegeben. Wenn das Prüfsubstrat keine ausreichend thermische Stabilität aufweist, kann sich das Prüfsubstrat während des Reflow-Lötvorgangs verformen, so dass die Haltbarkeit der Lötverbindung durch die Temperaturwechselprüfung im Grunde nicht bewertet werden kann.
Der informative Anhang F beinhaltet Zugfestigkeitsmessverfahren für die Prüfsubstratanschlussfläche. Hier wird eine Erklärung zum Zugfestigkeitsmessverfahren für die Substratanschlussfläche gegeben. Wenn das Prüfsubstrat eine schlechte Anschlussflächen-Zugfestigkeit hat, kann in der Temperaturwechselprüfung die Haltbarkeit der Lötverbindung im Prinzip nicht bewertet werden. Folgende Parameter beeinflussen das Ergebnis nachhaltig. Die Zuggeschwindigkeit, die Temperatur beim Anbringen der Zugfestigkeitsprüfsonde (Methode der Sondenbefestigung unter Wärmezufuhr), die Sondentemperatur während der Zugfestigkeitsprobe (Methode der Sondenbefestigung unter Wärmezufuhr).
Der Informative Anhang G enthält Standardmontageverfahren für die Gehäuse. In dem Anhang wird eine Erklärung zum Standardmontageverfahren für die Gehäuse gegeben.
Der informative Anhang H beschreibt die mechanischen Beanspruchungen der Gehäuse. In dem Anhang wird eine Erklärung zur mechanischen Beanspruchung nach der Montage der Gehäuse auf der Leiterplatte gegeben. Wenn mechanische Beanspruchungen auf das montierte Gehäuse einwirken, kann die Temperaturwechselprüfung im Grunde diverse Auswirkungen auf die Haltbarkeit der Lötverbindung haben.
Zuständig ist das DKE/K 682 "Montageverfahren für elektronische Baugruppen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE.