Leiterplattentechnisch - PCB Verstärkungsmaterial und PCBA Lötstelle Alterung

Drei Kategorien von Verstärkungsmaterialien für Leiterplatten

Leiterplatten sind unverzichtbar für Maschinen und elektrische Geräte sowie ein unverzichtbarer Träger für die Softwareentwicklung. Verschiedene Maschinen und Geräte haben unterschiedliche PCB-Materialien. Für starre Leiterplatten (RPCB) Kann in viele Arten unterteilt werden, entsprechend den üblichen Arten von Leiterplattenverstärkungsmaterialien können im Allgemeinen in die folgenden drei unterteilt werden

1. Phenolisches PCB-Papiersubstrat

Da diese Art von Leiterplatte aus Papierzellstoff und Holzzellstoff besteht, werden manchmal Karton, V0-Platte, flammhemmende Platte und 94HB auch hinzugefügt. Sein Schlüsselmaterial ist Holzzellstofffaserpapier, das durch Phenolharz unter Druck gesetzt und synthetisiert wird. Eine Art Leiterplatte.

Die Eigenschaften dieser Art von Papiersubstrat sind nicht feuerfest, können Stanzverarbeitung, niedrige Kosten, niedriger Preis und niedrige relative Dichte durchführen. Wir sehen oft phenolische Papiersubstrate wie XPC, FR-1, FR-2, FE-3 usw. Und 94V0 gehört zu flammhemmender Pappe, die feuerfest ist.

2. PCB-Verbundsubstrat

Diese Art von Pulverbrett wird auch hinzugefügt, mit Holzzellstofffaserpapier oder Baumwollzellstofffaserpapier als Verstärkungsmaterial und gleichzeitig mit Glasfasergewebe als Oberflächenverstärkungsmaterial ergänzt. Die beiden Materialien bestehen aus flammhemmendem Epoxidharz. Es gibt einseitige Halbglasfaser 22F, CEM-1 und doppelseitige Halbglasfaserplatte CEM-3, unter denen CEM-1 und CEM-3 die gebräuchlichsten Verbundwerkstoffbasis-kupferplattierten Laminate sind.

3. Glasfaser PCB-Substrat

Manchmal werden Epoxidplatte, Glasfaserplatte, FR4, Faserplatte usw. auch hinzugefügt. Es verwendet Epoxidharz als Bindemittel, während Glasfasergewebe als Verstärkungsmaterial verwendet wird. Diese Art von Leiterplatte hat eine hohe Arbeitstemperatur und wird nicht durch Umweltfaktoren beeinflusst. Diese Art von Platine wird häufig in doppelseitigen Leiterplatten verwendet. Der Preis ist jedoch relativ teurer als das zusammengesetzte PCB-Substrat, und die gemeinsame Stärke ist 1.6MM. Diese Art von Substrat eignet sich für verschiedene Netzteilplatinen, High-Level-Leiterplatten und ist in Computern, Peripheriegeräten und Kommunikationsgeräten weit verbreitet.

Drei Gründe für die Alterung von Lötstellen in der PCBA-Verarbeitung

Fehlermodus der Lötstelle

Der Zuverlässigkeitstestbetrieb von PCBA-Verarbeitungslötstellen umfasst Zuverlässigkeitstest und spezifische Analyse. Der Zweck der ersten Ebene ist es, den Zuverlässigkeitsprüfstand elektronischer Komponenten des integrierten Schaltungschips zu bewerten und zu erkennen und Datenparameter für das Zuverlässigkeitsdesign der gesamten Ausrüstung bereitzustellen; und auf der anderen Seite ist es, die Zuverlässigkeitsprüfung von Lötstellen zu verbessern. Dies erfordert eine spezifische Analyse ausgefallener Produkte, das Auffinden von Fehlermodi und eine spezifische Analyse von Fehlerursachen. Der Zweck ist es, den Konstruktionsprozess, die Strukturparameter, den Schweißprozess usw. zu verbessern und zu optimieren, und der Fehlermodus von Lötstellen basiert auf der Vorhersage der Zykluslebensdauer. Die Analyse ist sehr kritisch und bildet die Grundlage für die Erstellung des mathematischen Analysemodells. Als nächstes werden wir drei Fehlermodi im Detail vorstellen.

1. Lötverbindungsfehler verursacht durch Schweißprozess

Einige objektive Bedingungen im Schweißprozess und der anschließende unangemessene Reinigungsprozess können dazu führen, dass die Lötstelle versagt. Der Zuverlässigkeitsprüfstatus von SMT-Lötstellen kommt hauptsächlich von der Produktions- und Installationsphase und der Inbetriebnahme. In der Produktions- und Installationsphase werden aufgrund der Einschränkungen der Ausrüstungsbedingungen wie Vor-Schweißvorbereitung, Schweißphase und Nachschweißprüfung und des menschlichen Fehlers bei der Auswahl der Schweißspezifikationen Schweißfehler wie Fehlschweißen, Lötkürze und Manhattan-Bedingungen oft verursacht.

Auf der anderen Seite verursacht es in der Anwendungsphase angesichts der unvermeidlichen Kollisionen und Vibrationen auch mechanische Schäden an der Lötstelle. Beständig gegen thermisch-mechanische Belastungen. Wenn der Temperaturunterschied zu groß ist, verursachen die Keramik- und Glasteile der elektronischen Komponenten Spannungsrisse. Spannungsrisse sind eine objektive Bedingung, die die langfristige Zuverlässigkeitsprüfung von Lötstellen gefährdet.

Gleichzeitig gibt es während der Installationsphase von Dick- und Dünnschicht-Hybridschaltungen (einschließlich Chipkondensatoren) oft Gold- und Silberkorrosionsbedingungen. Denn das Zinn im Lötmaterial und das Gold und Silber in den vergoldeten oder versilberten Stiften produzieren chemische Substanzen, was wiederum die Zuverlässigkeitsprüfung der Lötstellen reduziert. Übermäßige Ultraschallreinigung kann auch schädlich für die Zuverlässigkeitsprüfung von Lötstellen sein.

2. Ausfall durch Alterung verursacht

Wenn das geschmolzene Lotmaterial mit einem sauberen Substrat in Kontakt kommt, entstehen an der Grenzfläche intermetallische Verbindungen (intermetallische Verbindungen). In der Alterungsphase wird die Mikrostruktur der Lötstellen grob und der IMC an der Schnittstelle wird weiter wachsen. Das Versagen von Lötstellen hängt zum Teil von der Wachstumskinetik der IMC-Schicht ab. Obwohl die intermetallische chemische Substanz an der Schnittstelle ein Zeichen für gutes Schweißen ist, verursacht sie mit zunehmender Dicke während der Inbetriebnahme Mikrorisse oder sogar Bruch in der Lötstelle.

Wenn seine Dicke einen bestimmten kritischen Punkt überschreitet, zeigt die intermetallische chemische Substanz Sprödigkeit. Angesichts der thermischen Ausdehnung der verschiedenen Materialien, aus denen die Lötstelle besteht, wird die Lötstelle während der Inbetriebnahme periodisch beansprucht. Wenn die Variable groß genug ist, verursacht sie Fehler. Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von Spurenelementen Lanthan zur Lötlegierung Sn60/Pb40 die Dicke der metallischen chemischen Substanz verringert, wodurch die thermische Ermüdungslebensdauer der Lötstelle um das 2-fache erhöht und der Zuverlässigkeitstest der oberflächenmontierten Lötstelle signifikant verbessert wird.

3. Ausfall verursacht durch thermische Zyklen

Wenn die elektronischen Komponenten in Betrieb genommen werden, Das regelmäßige Unterbrechen des Stromversorgungskreislaufs und die regelmäßige Änderung der Arbeitstemperatur bewirken, dass die Lötstellen den Temperaturzyklusprozess tragen. Die thermische Ausdehnung der Verpackungsmaterialien verursacht Spannung und Dehnung der Lötstellen. Wenn in SMT, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the chip carrier material A1203 ceramic is 6&TImes;10-6 degree Celsius-1, während die CTE des Epoxidharzes/glass fiber substrate is 15&TImes;10-6 degree Celsius-1. Wenn sich die Temperatur ändert, Die Lötstellen tragen die entsprechende Spannung und Dehnung. Allgemein, Die Belastung der Lötstelle beträgt 1% bis 20%. Im THT-Prozess, Die flexiblen Stifte elektronischer Komponenten absorbieren den größten Teil der Belastung, die durch thermische Fehlanpassung verursacht wird, und die Belastung, die die Lötstelle trägt, ist nicht groß. In SMT, Die Belastung wird grundsätzlich von den Lötstellen getragen, die Auslösung und Ausdehnung von Rissen in den Lötstellen verursachen, und schließlich scheitern.