IPC-9701A是关于表面贴装锡焊件性能测试方法与鉴定要求的规范，以下是对其内容的详细解读，涵盖了如下主要几个方面：

IPC-9701A 表面贴装锡焊件性能测试方法与鉴定要求

一、引言与范围

IPC-9701A规范建立了专用的测试方法，用于评估电子组装件表面贴装焊接件的性能及可靠性。这些测试方法适用于刚性电路结构、挠性电路结构和半刚性电路结构，针对表面贴装焊接件的性能和可靠性进行了不同等级的划分。此外，该规范还提供了一种方法，能够在电子组装件的实际使用环境和条件下，将这些性能测试结果与焊接件的可靠性关联起来。

二、目的

1. 确保产品满足要求 ：确保设计、制造和组装的产品满足预定的性能及可靠性要求。

2. 可靠性分析预测 ：允许以通用数据库和技术理论为基础，进行可靠性的分析预测。

3. 标准化测试方法 ：提供标准化的测试方法和报告程序，以确保测试结果的准确性和一致性。

三、性能分类

IPC-9701A指出，表面贴装组装件（SMAs）的性能是随最终使用的性能要求而变化的。IPC-6011：印制板通用性能规范中对性能等级进行了说明，但这些性能分类并不是按照要求的可靠性而特定的。在目前的情况下，可靠性要求需要通过用户与供应商协商制定。

四、术语与定义

本规范中使用的所有术语的解释必须按照IPC-T-50中规定，否则要在后续部分中进行说明。在本规范中，使用“必须”这种动词强调形式来说明此要求为强制性规定的。偏离“必须”要求的，如果可以提供足够的数据来验证，可以考虑使用。说明非强制性要求时使用“应该”和“会”，“将”则说明用途作用。

五、版本修订

IPC-9701A规范进行了修订，包括附录B——建立了无铅焊点的热循环要求准则。附录B还为目前的IPC-9701A提供了有关使用无铅锡焊工艺时的补充要求。

六、适用的文件资料

以下是适用的文献标准以及这些文件的后续版本和修订部分，都属于本规范的内容：

1. IPC

• IPC-T-50：电子电路互连及封装的名词术语与定义

• IPC-D-279：可靠的表面贴装技术印制板组装件的设计指南

• IPC-TM-650：试验方法手册（包括多个试验方法，如手动微切片法、镀层附着力、覆金属箔板的剥离强度、表面贴装焊接区的粘结强度（垂直拉伸方法）、弯曲与扭转、金属化孔的模拟返工、热膨胀系数（应变计法）、印制线路材料的介质耐电压、多层印制线路板的物理（机械）震动试验、热冲击-刚性印制板、镀通孔的热应力冲击、刚性印制电路板振动试验等）

• IPC-SM-785：表面贴装锡焊件加速可靠性试验指南

• IPC-S-816：SMT工艺指南与检验单

• IPC-7711/21：维修与返工指南

• IPC-9252：无载印制板电气检测指南与要求

• IPC-9501：电子元器件的PWB组装工艺模拟评估

• IPC-9502：电子元器件的PWB组装锡焊工艺指南

• IPC-9504：非集成电路元器件组装工艺模拟评估（预处理非集成电路元器件）

联合工业标准

• J-STD-001：电气和电子组装件的焊接技术要求

• J-STD-002：元器件引脚、端子、焊片、接线柱及导线可焊性试验

• J-STD-003：印制板可焊性试验

• J-STD-020：塑料集成电路表面贴装器件湿度/回流灵敏度分类

国际锡研究机构

• ITRI Pub#580：锡与锡合金的金相学

• ITRI Pub#708：电子元器件焊点冶金学

其他出版物

• 电子工业机构JESD22-A104-B：“温度循环”（2000年7月）

• JESD22-B117：“BGA焊球剪切”（2000年7月）

• OEM工作组SJR-01第2版：“焊点可靠性测试标准”（2001年2月）

七、术语、定义及概念

为确保组装到电路板上的表面贴装电子元件焊点的可靠性，要求采用可靠性（DfR）设计步骤（见IPC-D-279），在某些情况下通过试验验证使产品适用于特定产品类型和环境。

1. 可靠性定义 ：一个产品（表面贴装焊接件）在给定条件下并在规定的时间内完成规定功能而不超出容许失效等级的能力。

2. 失效机理 ：

• 蠕变 ：根据时间变化的粘塑性变形是施加的应力与温度的函数。

• 应力松弛 ：根据时间变化的粘塑性变形通过将弹性应变转换成塑性应变来减小应力。

• 焊点的蠕变-疲劳模型 ：通过基于实验数据的分析模型估算出受周期性蠕变-疲劳影响的焊点的使用寿命。可以通过Engelmaier-Wild模型（见IPC-D-279附录A-3.1）或其他适合的被验证过的模型来确定可靠性试验结果估算值、产品可靠性和加速因子。

热膨胀差 ：在操作使用或可靠性试验中的温度变化会导致材料间的热膨胀和收缩差。热膨胀或收缩是通过材料的热膨胀系数（CTE）确定的。热膨胀差分为下列两种：

• “整体的”热膨胀不匹配：元器件与基板之间的热膨胀不匹配。

• “局部的”热膨胀不匹配：焊料本身以及与它连接的材料之间的热膨胀不匹配。

八、试验参数

• 工作区 ：在恒温箱内，在规定条件下进行加载温度控制的区域。

• 温度循环范围/振幅 ：在操作使用或温度循环试验期间的最高温度与最低温度差。

九、性能测试与可靠性评估

1. 性能测试

• 性能测试方法涵盖了多个方面，包括但不限于镀层附着力、覆金属箔板的剥离强度、表面贴装焊接区的粘结强度、弯曲与扭转等。这些测试方法旨在评估焊接件的物理性能和机械强度。

• 通过这些测试，可以了解焊接件在不同条件下的表现，如温度变化、机械应力等。

可靠性评估

• 可靠性评估是确保焊接件在长期使用过程中能够保持其性能的关键步骤。

• IPC-9701A提供了多种可靠性评估方法，包括加速可靠性试验、热循环试验等。

• 加速可靠性试验通过模拟恶劣的使用环境，加速焊接件的失效过程，从而评估其可靠性。

• 热循环试验则通过模拟焊接件在温度变化下的使用情况，评估其热膨胀和收缩对焊接点的影响。

十、加载条件与失效分析

表面贴装焊接件在使用过程中可能会受到各种加载条件的影响，这些加载条件可能导致焊接件过早失效。以下是一些常见的加载条件及其影响：

1. 热膨胀差 ：由于元器件与基板之间的热膨胀系数不匹配，以及焊料本身与连接材料之间的热膨胀不匹配，会导致焊接点在温度变化时产生应力。这种应力可能导致焊接点出现裂纹或断裂。

2. 振动 ：在运输和使用过程中，焊接件可能会受到振动的影响。这种振动可能导致焊接点出现松动或脱落。

3. 热冲击 ：在焊接操作或从恶劣的使用环境中冷却过程中，快速的温度变化会导致焊接点产生瞬时翘曲差，从而产生应力。这种应力同样可能导致焊接点失效。

4. 机械震动 ：恶劣使用条件或意外误操作造成的机械震动也可能对焊接点产生影响，导致焊接点出现裂纹或断裂。

十一、试验程序与报告要求

IPC-9701A规范提供了标准化的试验程序和报告要求，以确保测试结果的准确性和一致性。这些试验程序涵盖了性能测试和可靠性评估的各个方面，包括测试前的准备工作、测试过程中的操作要求、测试后的数据处理等。

在报告要求方面，规范规定了测试结果的记录方式、报告格式以及报告内容的具体要求。这些要求有助于确保测试结果的准确性和可追溯性，为后续的产品设计和改进提供有力的支持。

十二、结论

IPC-9701A规范为电子组装件表面贴装焊接件的性能测试方法和鉴定要求提供了全面的指导。通过遵循该规范，可以确保焊接件在设计和制造过程中满足预定的性能及可靠性要求。同时，该规范还提供了标准化的测试方法和报告程序，有助于确保测试结果的准确性和一致性。

此外，IPC-9701A规范还考虑了不同电路结构（如刚性、挠性和半刚性电路结构）以及不同使用环境（如消费装置、计算机及辅助设备、电信等）对焊接件性能和可靠性的要求。这使得该规范在实际应用中具有广泛的适用性和灵活性。

综上所述，IPC-9701A规范是电子组装件表面贴装焊接件性能测试方法和鉴定要求的重要参考依据。通过遵循该规范，可以确保焊接件的质量和可靠性，为电子产品的长期稳定运行提供有力的保障。