JEDEC JESD22-A104E（中文版）

联合电子设备工程委员会

{温度循环测试}

2014年修订版

美国JEDEC固态技术协会

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JEDEC标准22-A104F

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

试验方法：A104F 温度循环（来自委员会投票JCB-00-16、JCB-05-82、JCB-09-20、JCB-14-45和JCB-20-31，根据JC-14.1包装设备可靠性测试方法委员会的认可。）

1范围 ：本标准适用于空气或其他环境中的单室、双室和三室温度循环气体介质，包括组件和焊料互连测试。在单室中循环，负载被放置在一个固定的室内，通过引入热或 冷空气进入腔室。在双室循环中，负载放置在移动平台上在保持固定温度的固定室之间穿梭。在三腔中温度循环有三个腔室，负载在它们之间移动。（此标准不包括通常利用快速上升率的热冲击条件与热冲击室使用的热能-液体耦合介质相关。）该测试旨在确定组件和焊料互连的能力承受由交替的高温和低温极端引起的机械应力。这些机械特性可能导致电气和/或物理特性的永久变化应力。

2术语和定义：

2.1荷载：在试验期间，试验室内的样品和相关夹具（托盘、支架等）测验。

2.2工作区：负载温度为控制在规定条件内。

2.3样品温度（Ts）：温度循环期间样品的温度， 通过固定在其上的热电偶或等效温度测量装置测量，或嵌入他们的身体。

注：使用热电偶或等效温度测量装置的连接方法应确保样品的整个质量达到温度极限和浸泡 要求。

2.4最大样品温度：（Ts（max））：根据3.3，通过热电偶测量的样品。

2.5最低样品温度：（Ts（min））：根据3.3，通过热电偶测量的样品。

JEDEC标准22-A104F

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

2术语和定义（续）

2.6负载转移时间：物理转移负载所需的时间 并将其引入另一个。负载转移适用于双负载和三负载腔室循环。

2.7最大载荷：可放置在腔室中且仍满足根据3.3，通过热电偶验证的规定温度循环要求。

2.8标称ΔT：温度循环试验条件；见表1。

2.9浸泡时间：样品温度在规定范围内的总时间标称Ts（最大值）和标称Ts（最小值）。该范围定义为时间Ts为-5°C至+10°C/+15°C（取决于试验条件公差）循环，时间Ts为循环下端标称温度Ts（min）的+5°C至-10°C。

2.10浸泡温度：温度范围为-5°C至+10/+15°C（取决于测试条件公差）和标称温度为+5°C至-10°C的Ts（最小）。2.11（温度）循环时间：从一个高温极限到给定样品的下一个或从一个低温极端到下一个；见图1。

2.12升温速率： 样本。

注1：应测量轮廓曲线的线性部分的斜率，通常为测试条件温度范围的10%至90%之间；参见图1中的点a和b。

注2：斜坡率可能取决于负载，应针对所测试的负载进行验证。

2.13试验条件：表1中列出的各种温度循环范围选项。

2.14浸泡模式：定义浸泡时最小浸泡时间的分类术语温度（最高）和浸泡温度（最低）（分钟）

注1：每个测试条件将有四种可能的浸泡模式。这些浸泡模式列于表2。 注2：选择的浸泡模式取决于相关的故障机制。

2.15标称温度Ts（max）：满足最大标称温度所需的样品温度特定测试条件的温度；见表1。 2.16标称温度Ts（min）：满足最小标称温度所需的样品温度特定测试条件的温度；见表1。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

3参考文件：JEP 140，半导体封装的珠状热电偶测量。JEP 153，热应力试验炉温度的表征和监测。 JESD94，使用基于知识的测试方法的应用程序特定鉴定。IPC-SM-785，表面安装焊料加速可靠性试验指南附件。

4仪器 ：所用室应能够提供和控制规定的温度以及当腔室加载有最大负载时工作区域中的循环定时。应尽量减少样品的直接热传导。每个腔室的容量应通过一个或多个 以下两种方法：

a） 使用仪表部件和最大负载进行定期校准，并持续监测在固定工具热电偶温度测量的每次测试期间确保运行间的重复性。

b） 在每次测试过程中，对处于最坏情况下的一个或多个仪表部件进行持续监测温度位置（例如，这可能是负载的角落和中间）。

5程序样品：应放置在相对于气流的位置，以确保基本上不阻碍穿过每个样品和围绕每个样品的空气流。特殊情况下如果需要安装，则应予以规定。然后，样品应进行规定的 规定循环次数的温度循环试验条件（例如JESD47资格认证或供应商与用户之间达成的协议）。完成总数量试验规定的周期可能会因临时终点试验而中断，试验室装置批次的装载或卸载，在规定的时间间隔或结果下对样品进行电气测试电源或设备故障。但是，如果所有中断的总次数超过规定循环总数的10%，必须从开始如果热电偶固定在样品体上，则使用的胶水或胶带的数量应尽量减少，以确保适当的温度测量。热电偶或等效物温度测量装置，所用的连接方法应确保整个质量样品的温度已达到极端温度和浸泡要求。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

5.1标称循环速率标称循环速率取决于所选的浸泡模式。

5.1.1部件循环率典型的部件级温度循环速率在每小时1至3个循环（cph）的范围内。典型的失效机制包括但不限于疲劳（例如金属电路疲劳）以及分层。对于某些失效机制，>如果温度循环室能够满足Ts标称值，则可以使用3 cph以及给定试验条件的浸泡要求。

5.1.2焊料互连周期率当焊接时，典型的焊料互连循环速率较慢，在1至2 cph的范围内进行疲劳评估。其中包括倒装芯片、球栅阵列和堆叠封装具有焊料互连。循环频率和浸泡时间对焊料更为重要互连。

5.1.3锡须循环率 如JESD22-A121所述，锡须循环速率应为每小时3次循环。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

5.2最高和最低温度测量的最大和最小样品温度应在表1显示了所使用的具体测试条件。Ts（最大值）+10°C的典型边界值Ts（min）的温度为-10°C，这取决于设备能力和测试目标。表1-温度循环试验条件测验条件*名义上的 ：

*警告：选择测试条件时应小心，因为：1） 特定测试条件可能超过某些包装材料的玻璃化转变温度可能导致在现场设计应用条件下不常见的失效机制，2） 需要避免被测器件（DUT）之间和之间的大的热梯度，以便保持测试数据的完整性和3）测试条件温度范围内的CTE差异在测试板上产生电镀通孔过早失效，从而限制电气读数测试部件的能力。Ts（最大值）的测试条件不建议超过125°C潜在动态再结晶导致的Pb/Sn焊料成分。 热循环试验条件的选择应符合其试验目标，并且应用使用条件。

在某些情况下，材料对极端 所选测试选择的温度对于避免意外结果至关重要，因为 如上所述。 JESD47中引用了通常用于设备鉴定的热循环曲线；然而  本文件中列出的任何其他配置文件（或自定义配置文件）可根据JESD94（基于知识的测试方法）或调查目的。

注：可以使用不同于表1的温度循环试验条件。然而，测试条件应满足故障的浸泡、每小时循环数和斜坡速率建议正在测试的机制。必须按照第7（f）条的规定记录这些条件。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

5.2最高和最低温度（续）

表2-浸泡模式条件浸泡模式在浸泡温度（最大值）和浸泡条件下的最短浸泡时间              温度（分钟）（分钟） 1 1min- 2 5min  3 --10   4 --15

注：可以使用不同于表2的浸泡模式，但测试条件应适当对于正在测试的故障机制。必须按照第7（f）条的规定记录这些条件。

5.3上下浸泡时间上限和下限浸泡时间因所选浸泡模式而异；见表2。在此浸泡期间试样达到所需标称温度的时间，Ts（max）或Ts（min）。

5.4上下浸泡温度上限和下限浸泡温度随所选测试条件而变化；见表1。5.5浸泡模式              浸泡模式列于表2中。浸泡时间比表中所示时间长的浸泡模式2与标准循环速率不兼容，应仅根据特定的失效机制。

5.5.1部件浸泡模式在部件温度循环中，通常使用浸泡模式1。

5.5.2互连浸泡模式浸泡模式2、3和4通常用于与诸如倒装芯片或BGA焊点的互连。 5.5.3锡须浸泡模式如JESD22-A121所述，锡须浸泡模式应为5至10分钟。这相当于浸泡              模式2，见表2。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

5.6标称循环时间标称循环时间随所选的浸泡模式而变化。表3列出了部件与测试条件和浸泡模式之间的关系。对于焊料互连，循环时间更短不建议超过30分钟。

表3-试验条件下的典型频率和浸泡模式条件典型周期/小时。

典型浸泡模式：

5.7斜率

5.7.1部件爬坡率斜坡速率通常对大多数部件测试不重要互连，

见5.7.2。然而，即使使用空气作为热能耦合介质准确定义和控制斜坡速率非常重要，因为可能会无意中产生接近热冲击试验环境应超过规定的指南。

5.7.2互连斜率在测试互连焊点疲劳时，必须避免瞬态热测试样品中的梯度。热质量大、传热低的样品效率要求斜坡速率足够慢，以补偿热质量样品的温度应在环境温度的几度以内坡道。这种情况下，循环任何部分的典型升温速率为15°C/分钟或更低，优选速率为10°C至14°C/分钟。对于热质量较大的样品，使用可能需要单区室来实现最佳的斜坡速率。注1：优选的循环速率基于焊点疲劳适当测试之间的平衡以及热循环测试效率。

注2：空气对空气或液体对液体热冲击室不应代替热冲击室由于DUT的斜坡速率很重要，因此循环室的速度过快会产生不现实的结果。互连测试期间的损坏。DUT上的大热梯度也会导致整个腔室负载的加速度系数。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

5.7.2互连斜率（续）焊料互连的典型测试要求列于表4中。以下各项的组合在测试焊料互连时，斜坡速率和浸泡时间非常重要。

表4-焊料互连温度循环的推荐试验条件测试条件*浸泡模式斜坡速率（°C/分钟）循环速率（cph）

*警告：在选择测试条件时应小心，因为Ts（min）可能导致印刷电路板穿孔和/或布线开裂，从而抑制与被测试的焊料互连相关联的电读数。

5.8负载转移时间（仅双腔）负载转移时间应小于1分钟，以保持均匀的温度分布穿过负载。 5.9测量目视检查和电气测量，包括参数和功能应按照适用采购文件或数据表的规定进行测试。电气测试可以在现场进行，也可以在环境温度或极端温度下进行。失败电阻标准必须根据测试时样品的温度进行调整。在里面此外，还应根据JESD22-A109对密封装置进行气密性试验。

6失效标准故障标准应包括但不限于密封装置的气密性、参数极限、功能极限、机械损伤和翘曲。参数和功能限制应由适用的采购文件定义。机械损坏不包括固定或搬运引起的损坏，或损坏对包装不重要在特定应用中的性能。

JEDEC标准22-A104F

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7总结：

适用采购文件中应规定以下细节：

a） 特殊安装（如适用）；见第4节。

b） 极端温度；见表1，浸泡时间；见表2，样品冷却和加热斜坡周期的速率和数量或特定的部件要求。

c） 必要时的临时测量间隔。

d） 检查、密封试验（密封包装）、内部粘结的特殊验收标准完整性测试和电气测试（如果不是设备规范中规定的测试）。

e） 对于鉴定测试，样品大小和质量水平。

f） 表1以外的极端温度。指定循环次数、温度极限值、浸泡时间、每小时循环数、温度极限值公差（如果与表1）、斜坡速率和临时测量（如果需要）。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订）

附录A（资料性附录）温度分布图1-热循环试验条件的代表性温度分布：

注：应测量轮廓曲线的线性部分的斜率，通常为试验条件温度范围的10%至90%；参见图1中的点a和b。

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试验方法A104F（试验方法A104E的修订

附录B（资料性附录）修订之间的差异本附录简要描述了对本测试方法中出现的条目所做的大部分更改。如果对概念的更改涉及添加或删除任何单词（不包括删除意外重复的单词），它被包括在内。不包括某些标点符号更改。

B、1 JESD22-A104F和JESD22-S104E之间的差异（2014年10月）条款变更说明

1范围澄清，仅限于气体介质中的热循环

5.7.1将5.7.2中先前注释3的注意事项移至本节

B、2 JESD22-A104E和JESD22-S104D之间的差异（2009年3月）条款变更说明

3术语和定义-增加JESD94参考 -增加IPC-SM-785参考

5.2修订表1-添加（2）新T/C配置文件–TCR、TCT-修订列（上下公差） -测试条件选择注意事项-热循环剖面选择参考JESD47和其他注意事项

5.6修订表3 -（2）新T/C剖面的浸泡建议–TCR、TCT

5.7.2修订表4–（2）新T/C型材的焊接互连建议–TCR、TCT

JEDEC标准改进表：

本表格旨在向JEDEC技术委员会提供行业的意见关于主题标准的使用。邀请个人或公司向              杰迪克。所有意见将被收集并分发给适当的委员会如果您可以提供输入，请填写此表格并返回：犹太法典

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