IEC 62137-4:2014

Electronics assembly technology - Part 4: Endurance test methods for solder joint of area array type package surface mount devices

IEC 62137-4:2014 specifies the test method for the solder joints of area array type packages mounted on the printed wiring board to evaluate solder joint durability against thermo-mechanical stress. This part of IEC 62137 applies to the surface mounting semiconductor devices with area array type packages (FBGA, BGA, FLGA and LGA) including peripheral termination type packages (SON and QFN) that are intended to be used in industrial and consumer electrical or electronic equipment. IEC 62137-4 includes the following significant technical changes with respect to IEC 62137:2004:
- test conditions for use of lead-free solder are included;
- test conditions for lead-free solders are added;
- accelerations of the temperature cycling test for solder joints are added.

Technique d'assemblage des composants électroniques - Partie 4: Méthodes d'essais d'endurance des joints brasés des composants pour montage en surface à boîtiers de type matriciel

L'IEC 62137-4:2014 spécifie la méthode d'essai des joints brasés des boîtiers de type matriciel montés sur la carte de câblage imprimé, visant à évaluer la durabilité des joints brasés par rapport aux contraintes thermiques et mécaniques. La présente partie de l'IEC 62137 s'applique aux dispositifs à semiconducteurs pour montage en surface avec boîtiers de type matriciel (FBGA, BGA, FLGA et LGA) incluant les boîtiers de type à bornes périphériques (SON et QFN) qui sont destinés à être utilisés dans des matériels électriques ou électroniques industriels ou grand public. L'IEC 62137-4 inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'IEC 62137:2004:
- les conditions d'essai pour l'utilisation d'une soudure sans plomb ont été incluses;
- les conditions d'essai pour des soudures sans plomb ont été ajoutées;
- les accélérations de l'essai de cycle de température pour des joints brasés ont été ajoutées.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 08-Oct-2014
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 31.190 - Electronic component assemblies
• ICS: 33.160.40 - Video systems
• Technical Committee: TC 91 - Electronics assembly technology
• Drafting Committee: WG 3 - TC 91/WG 3
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Oct-2014
• Completion Date: 09-Oct-2014

Relations

• Replaces: IEC 62137:2004 - Environmental and endurance testing - Test methods for surface-mount boards of area array type packages FBGA, BGA, FLGA, LGA, SON and QFN
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Replaces: IEC 62137:2004/COR1:2005 - Corrigendum 1 - Environmental and endurance testing - Test methods for surface-mount boards of area array type packages FBGA, BGA, FLGA, LGA, SON and QFN
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 62137-4 ®
Edition 1.0 2014-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Electronics assembly technology –
Part 4: Endurance test methods for solder joint of area array type package
surface mount devices
Technique d'assemblage des composants électroniques –
Partie 4: Méthodes d'essais d'endurance des joints brasés des composants
pour montage en surface à boîtiers de type matriciel
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Edition 1.0 2014-10
INTERNATIONAL
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surface mount devices
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pour montage en surface à boîtiers de type matriciel

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX X
ICS 31.190 ISBN 978-2-8322-1873-0

– 2 – IEC 62137-4:2014 © IEC 2014
CONTENTS
FOREWORD . 6
1 Scope . 8
2 Normative references . 8
3 Terms definitions and abbreviations . 9
3.1 Terms and definitions . 9
3.2 Abbreviations . 9
4 General . 9
5 Test apparatus and materials . 10
5.1 Specimen . 10
5.2 Reflow soldering equipment . 10
5.3 Temperature cycling chamber . 10
5.4 Electrical resistance recorder . 10
5.5 Test substrate . 10
5.6 Solder paste . 11
6 Specimen preparation . 11
7 Temperature cycling test . 13
7.1 Pre-conditioning . 13
7.2 Initial measurement . 13
7.3 Test procedure . 13
7.4 End of test criteria. 15
7.5 Recovery . 15
7.6 Final measurement . 15
8 Temperature cycling life . 15
9 Items to be specified in the relevant product specification . 15
Annex A (informative) Acceleration of the temperature cycling test for solder joints . 17
A.1 General . 17
A.2 Acceleration of the temperature cycling test for an Sn-Pb solder joint . 17
A.3 Temperature cycling life prediction method for an Sn-Ag-Cu solder joint . 18
A.4 Factor that affects the temperature cycling life of the solder joint . 22
Annex B (informative) Electrical continuity test for solder joints of the package . 23
B.1 General . 23
B.2 Package and daisy chain circuit . 23
B.3 Mounting condition and materials . 23
B.4 Test method . 23
B.5 Temperature cycling test using the continuous electric resistance monitoring
system . 23
Annex C (informative) Reflow solderability test method for package and test substrate
land . 25
C.1 General . 25
C.2 Test equipment . 25
C.2.1 Test substrate. 25
C.2.2 Pre-conditioning oven . 25
C.2.3 Solder paste . 25
C.2.4 Metal mask for screen printing . 25
C.2.5 Screen printing equipment . 25

C.2.6 Package mounting equipment . 25
C.2.7 Reflow soldering equipment . 25
C.2.8 X-ray inspection equipment . 26
C.3 Standard mounting process . 26
C.3.1 Initial measurement . 26
C.3.2 Pre-conditioning . 26
C.3.3 Package mounting on test substrate . 26
C.3.4 Recovery . 27
C.3.5 Final measurement . 27
C.4 Examples of faulty soldering of area array type packages . 27
C.4.1 Repelled solder by contamination on the ball surface of the BGA
package . 27
C.4.2 Defective solder ball wetting caused by a crack in the package . 27
C.5 Items to be given in the product specification . 28
Annex D (informative) Test substrate design guideline . 29
D.1 General . 29
D.2 Design standard . 29
D.2.1 General . 29
D.2.2 Classification of substrate specifications . 29
D.2.3 Material of the test substrate . 31
D.2.4 Configuration of layers of the test substrate .
...