PCB Tecnico - Materiale di rinforzo PCB e invecchiamento del giunto di saldatura PCBA

Tre categorie di materiali di rinforzo PCB

I circuiti stampati PCB sono indispensabili per macchinari e apparecchiature elettriche, nonché un supporto indispensabile per lo sviluppo software. I macchinari e le attrezzature differenti hanno materiali PCB differenti. Per circuiti stampati rigidi (RPCB) ) Può essere diviso in molti tipi, secondo i tipi comuni di materiali di rinforzo della scheda PCB possono generalmente essere suddivisi nei seguenti tre

1. substrato di carta PCB fenolico

Poiché questo tipo di scheda PCB è composto da pasta di carta e pasta di legno, a volte vengono aggiunti anche cartone, bordo V0, bordo ignifugo e 94HB. Il suo materiale chiave è la carta in fibra di cellulosa di legno, che è pressurizzata e sintetizzata dalla resina fenolica. Una specie di scheda PCB.

Le caratteristiche di questo tipo di substrato di carta non sono ignifughe, possono eseguire l'elaborazione di punzonatura, basso costo, basso prezzo e bassa densità relativa. Spesso vediamo substrati di carta fenolica come XPC, FR-1, FR-2, FE-3, ecc. E 94V0 appartiene al cartone ignifugo, che è ignifugo.

2. substrato PCB composito

Questo tipo di cartone della polvere viene aggiunto anche, con carta della fibra della pasta di legno o carta della fibra della pasta di cotone come materiale di rinforzo e allo stesso tempo integrato con il panno della fibra di vetro come materiale di rinforzo superficiale. I due materiali sono realizzati in resina epossidica ignifuga. Ci sono semi-fibra di vetro monofacciale 22F, CEM-1 e semi-fibra di vetro bifacciale CEM-3, tra cui CEM-1 e CEM-3 sono i laminati rivestiti in rame di base composita più comuni.

3. substrato PCB in fibra di vetro

A volte vengono aggiunti anche il bordo epossidico, il bordo della fibra di vetro, FR4, il bordo della fibra, ecc. Utilizza resina epossidica come legante, mentre il panno in fibra di vetro viene utilizzato come materiale di rinforzo. Questo tipo di circuito ha una temperatura di lavoro elevata e non è influenzato da fattori ambientali. Questo tipo di scheda è spesso utilizzato in PCB bifacciali. Tuttavia, il prezzo è relativamente più costoso del substrato PCB composito e lo spessore comune è 1.6MM. Questo tipo di substrato è adatto a varie schede di alimentazione, schede di circuito ad alto livello ed è ampiamente usato in computer, apparecchiature periferiche e apparecchiature di comunicazione.

Tre motivi per l'invecchiamento dei giunti saldati nella lavorazione del PCBA

Modalità di guasto del giunto di saldatura

L'operazione di prova di affidabilità dei giunti di saldatura di elaborazione PCBA include test di affidabilità e analisi specifiche. Lo scopo del primo livello è quello di valutare e rilevare il livello di prova di affidabilità dei componenti elettronici del chip a circuito integrato e fornire parametri di dati per la progettazione di affidabilità dell'intera apparecchiatura; E D'altra parte, è per migliorare la prova di affidabilità dei giunti di saldatura. Ciò richiede un'analisi specifica dei prodotti difettosi, la ricerca delle modalità di guasto e l'analisi specifica delle cause di guasto. Lo scopo è quello di migliorare e ottimizzare il processo di progettazione, i parametri strutturali, il processo di saldatura, ecc., e la modalità di guasto dei giunti di saldatura si basa sulla previsione della vita del ciclo. L'analisi è molto critica ed è la base per creare il suo modello di analisi matematica. Successivamente, introdurremo tre modalità di guasto in dettaglio.

1. guasto del giunto di saldatura causato dal processo di saldatura

Alcune condizioni oggettive nel processo di saldatura e il successivo processo di pulizia irragionevole possono causare il guasto del giunto di saldatura. Lo stato della prova di affidabilità dei giunti saldatori SMT proviene principalmente dalla fase di produzione e installazione e dalla fase di messa in uso. Nella fase di produzione e installazione, a causa delle limitazioni delle condizioni dell'apparecchiatura come la preparazione della pre-saldatura, la fase di saldatura e l'ispezione post-saldatura e l'errore umano nella selezione delle specifiche di saldatura, sono spesso causati guasti di saldatura come saldatura falsa, cortocircuito della saldatura e condizioni di Manhattan.

D'altra parte, nella fase di applicazione, in considerazione delle inevitabili collisioni e vibrazioni, causerà anche danni meccanici al giunto di saldatura. Resistere alle sollecitazioni termiche-meccaniche. Quando la differenza di temperatura è troppo grande, le parti in ceramica e vetro dei componenti elettronici causeranno crepe di stress. Le crepe di sforzo sono una condizione oggettiva che mette in pericolo il test di affidabilità a lungo termine dei giunti di saldatura.

Allo stesso tempo, durante la fase di installazione dei circuiti ibridi a film spesso e sottile (compresi i condensatori a chip), ci sono spesso condizioni di corrosione oro e argento. Questo perché lo stagno nel materiale di saldatura e l'oro e l'argento nei perni dorati o argentati producono sostanze chimiche, il che a sua volta riduce il test di affidabilità dei giunti di saldatura. Una pulizia ultrasonica eccessiva può anche essere dannosa per la prova di affidabilità dei giunti di saldatura.

2. Guasto causato dall'invecchiamento

Quando il materiale fuso della saldatura entra in contatto con un substrato pulito, all'interfaccia vengono generati composti intermetallici (composti intermetallici). Nella fase di invecchiamento, la microstruttura dei giunti di saldatura sarà grossolana e l'IMC all'interfaccia continuerà a crescere. Il guasto dei giunti di saldatura dipende in parte dalla cinetica di crescita dello strato IMC. Anche se la sostanza chimica intermetallica all'interfaccia è un segno di buona saldatura, poiché il suo spessore aumenta durante la fase di messa in uso, causerà micro-crepe o addirittura rotture nel giunto di saldatura.

Quando il suo spessore supera un certo punto critico, la sostanza chimica intermetallica mostrerà fragilità. In considerazione del disallineamento di espansione termica tra i vari materiali che compongono il giunto di saldatura, il giunto di saldatura subirà sollecitazioni periodiche durante la fase di messa in uso. Quando la variabile è abbastanza grande, causerà un guasto. Gli studi hanno dimostrato che l'aggiunta di lantano in tracce di elementi di terre rare alla lega di saldatura Sn60/Pb40 ridurrà lo spessore della sostanza chimica metallica, aumentando così la durata di fatica termica del giunto di saldatura di 2 volte e migliorando significativamente la prova di affidabilità del giunto di saldatura di montaggio superficiale.

3. Guasto causato dal ciclo termico

Quando i componenti elettronici sono messi in uso, la rottura regolare del circuito di alimentazione e il cambiamento regolare della temperatura di lavoro faranno sì che i giunti di saldatura sopportino il processo del ciclo di temperatura. Il disallineamento di espansione termica tra i materiali di imballaggio causerà stress e deformazione nei giunti di saldatura. Se in SMT, il coefficiente di espansione termica (CTE) del materiale ceramico A1203 del supporto del chip è 6 & TIMes; 10-6 gradi Celsius-1, mentre il CTE del substrato della resina epossidica/fibra di vetro è 15&TIMes; 10-6 gradi Celsius-1. Quando la temperatura cambia, i giunti di saldatura sopporteranno lo sforzo e lo sforzo corrispondenti. Generalmente, lo sforzo sopportato dal giunto di saldatura è da 1% a 20%. Nel processo THT, i perni flessibili dei componenti elettronici assorbono la maggior parte della deformazione causata da disallineamento termico e la deformazione che il giunto di saldatura sopporta non è grande. In SMT, la deformazione è fondamentalmente sopportata dai giunti di saldatura, che causerà l'inizio e l'espansione di crepe nei giunti di saldatura e infine fallirà.