PCB Tecnico - L'invecchiamento e il deterioramento della resistenza del giunto di saldatura del circuito stampato

L'invecchiamento e il deterioramento della resistenza del giunto di saldatura del circuito stampato

1. Invecchiamento dei giunti di saldareDopo che la saldatura è completata, la struttura cristallina della lega principale del giunto di saldatura non è stabile. Aumenterà gradualmente con il tempo per ridurre lo stress interno causato da molti confini (di solito il confine è una concentrazione di impurità, alta energia e grado stabile è molto povero). Anche a temperatura ambiente, la temperatura di ricristallizzazione richiesta per le comuni leghe eutettiche viene effettivamente superata. Man mano che la dimensione del grano diventa più grande e il confine diventa più piccolo, anche la concentrazione di impurità nel confine aumenta relativamente. Una volta che la vita di affaticamento del giunto di saldatura è stata consumata del 25%, ci sarà Microvoid nel bordo. E quando la vita a fatica è consumata del 40%, sarà ulteriormente deteriorata e verrà prodotta Microcrack, causando la debolezza dei giunti di saldatura.

In secondo luogo, il disallineamento di CTEOnce i tre membri (perni, saldature, cuscinetti) sono saldati con una grande caduta di disallineamento CTE nel coefficiente di espansione termica globale, il deterioramento della forza del giunto di saldatura accelererà, per esempio: il CTE del BGA ceramico stesso è 2ppm / grado Celsius, ma il CTE del circuito FR-4 è 14 ppm / grado Celsius, e la forza di saldatura tra i due non è facile essere molto buono. La figura seguente mostra due esempi evidenti. Per quanto riguarda il disallineamento localizzato CTE si verifica spesso, come 17 ppm/°C per il rame, 18 ppm/°C per la ceramica e 20 ppm/°C per Alloy42, ma l'effetto del disallineamento complessivo sopra menzionato è ovviamente leggermente più piccolo. A volte anche il Sn63/Pb37 molto omogeneo ha una disadattazione CTE intrinseca di 6 ppm/ grado Celsius nell'area multi-stagno e multi-piombo (tra i due).

3. Esempi di modalità di guasto

(1) Saldatura a freddo

Si riferisce alla pasta di saldatura sul PCB sotto il piede della palla che non è completamente fusa con la palla a causa del calore insufficiente durante il processo di riflusso. In questo momento, la superficie sferica avrà un aspetto ruvido e granulare e apparirà anche il fenomeno del collo. Di solito, la palla interna del fondo addominale è più probabile che sia saldata a freddo.

(2) Il cuscinetto di saldatura stesso non aderisce allo stagno

Ciò significa che la superficie del cuscinetto a sfera nell'area BGA del circuito stampato è contaminata da materia estranea, in modo che la pasta di saldatura non può avere una reazione di saldatura con il pad inferiore. Quando lo stagno non può essere mangiato, la pasta di saldatura viene sciolta e aspirata dal piede della palla e presenta un circuito aperto. Tuttavia, questo fenomeno può talvolta essere causato dalla flessione della tavola portante e del piede appeso. Quando ENIG viene utilizzato come superficie di supporto del PCB, si verificherà la stessa situazione indesiderata se lo strato di nichel in esso presenta sintomi di opacità nera.

(3), drop the ball

Si riferisce al precedente guasto del componente BGA, che viene riscaldato durante il montaggio a valle e la saldatura, ed è estratto dal collo da una forza esterna, causata da sollecitazioni termiche meccaniche. Tuttavia, i piedini delle schede PCB sono spesso saldati bene e raramente mancano.

(4) Un gol concesso

Durante il processo di piantare la palla sulla tavola portante, il piede della palla non è stato piantato saldamente, o la palla è stata successivamente colpita da una forza esterna e la palla è stata concessa. Questo tipo di difetto è facile da trovare nei raggi X o test di sistema o circuito (ICT), ma se è utilizzato solo per dissipazione del calore o messa a terra comune, non importa la palla interna, è un'altra questione.

(5) Curva e curvatura del bordo portante

In effetti, il calore della saldatura senza piombo in futuro aumenterà notevolmente. Non solo i grandi PCB si piegano e si deformano, anche la scheda portante organica stessa non sfuggirà alla deformazione deformante e costringerà anche i piedi della sfera addominale a fluttuare con l'altezza, come mostrato nella figura sottostante. Per la spiegazione supplementare dell'editore.

Sebbene la piastra della scheda portante sia fatta di resina Tg180 BT, è molto diversa dal CTE del chip contenuto nella confezione interna; Pertanto, quando esposto a troppo calore privo di piombo, la tavola portante si piega anormalmente, con conseguente quattro angoli Il piede della palla sembra allungato o il piede sospeso pende nell'aria. Anche se la saldatura è forte, l'area di contatto della saldatura sarà ridotta a causa di stress e allungamento e la resistenza sarà insufficiente, facendo sì che il progettista non osa nemmeno posizionare il perno a sfera 1/0 ai quattro angoli. I grandi BGA sono più inclini a questo fenomeno anomalo.

(6) Danni causati da forze meccaniche esterne

Il circuito stampato subisce spesso danni accidentali durante il montaggio o il collaudo, e quando il BGA diventa molto grande, causerà anche un trauma alla palla durante il test, che influenzerà la resistenza dei giunti di saldatura successivi. Anche dopo che il PCBA è assemblato, sarà ancora accidentalmente colpito da forze esterne e a volte anche i pad di rame sulla superficie del PCB vengono tirati su e galleggiati via con la forza. Per essere sul lato sicuro, colla di base o colla angolare aggiuntiva sui quattro angoli può essere utilizzata come mezzo di garanzia, o anche aumentare l'area dei cuscinetti angolari o passare a cuscinetti lunghi di forma ovale. Tuttavia, perché il progettista utilizzerà solo software commerciale off-the-shelf, quindi Law non è facile da implementare.

(7) Calore di saldatura insufficiente

Quando il calore assorbito dalla palla nel fondo addominale è insufficiente, la palla stessa non può essere fusa in uno stato liquido, in modo che non possa guarire con la pasta di saldatura, la sua forma sarà difficile mostrare il normale stato di appiattimento e nanizzazione normale. La seguente immagine è un esempio tipico.