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PCBA 기술

PCBA 기술 - SMT 용접점 피로 실효 기리 분석

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PCBA 기술 - SMT 용접점 피로 실효 기리 분석

SMT 용접점 피로 실효 기리 분석

2023-01-09
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Author:iPCB

전자제품의 PCB 조립 밀도가 갈수록 높아짐에 따라 기계와 전기 연결 기능을 담당하는 용접점의 크기가 갈수록 작아지고 있으며, 어떠한 용접점의 고장도 부품 심지어 시스템의 전반적인 고장을 초래할 수 있다.따라서 용접점의 신뢰성은 전자 제품의 신뢰성의 핵심 중 하나입니다.실천에서 용접점의 실효는 일반적으로 각종 복잡한 요소의 상호작용으로 야기된다.서로 다른 사용 환경에는 서로 다른 고장 메커니즘이 있다.용접점의 주요 실효 메커니즘은 열실효, 기계실효와 전기화학실효를 포함한다.

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열실효는 주로 열순환과 열충격으로 인한 피로실효이며 고온으로 인한 실효도 포함된다.표면 장착 소자, PCB 보드와 용접재 사이의 열팽창 계수가 일치하지 않기 때문에 환경 온도 변화나 소자 자체에 열이 있을 때 소자와 기판 사이의 열팽창 계수가 일치하지 않기 때문에 용접점에서 열응력이 발생한다.또한 응력의 주기적인 변화는 용접점의 열피로를 실효시킨다.열피로가 효력을 잃는 주요 변형 메커니즘은 연변이다.온도가 난로 온도의 절반을 초과하면 웜은 중요한 변형 메커니즘이 된다.주석 납 용접점의 경우 실온에서도 용접점 온도의 절반을 초과했습니다.따라서 연변은 열순환 과정에서 주요한 열변형 피로실효 메커니즘이 된다.


열순환에 비해 열충격으로 인한 실효는 부동한 승온속도와 냉각속도가 부품에 비교적 큰 부가응력을 가져다주었기때문이다.열순환 과정에서 부품의 각 부분의 온도가 완전히 일치한다고 볼 수 있다;열충격 조건에서 비열, 질량, 구조와 가열 방식 등 여러 가지 요소의 영향으로 부재 각 부분의 온도가 다르기 때문에 추가적인 열응력이 발생한다.열 충격은 과부하 시 땀방울의 피로, 부식 실효, 코팅 영역의 균열로 인한 부품의 실효와 같은 많은 신뢰성 문제를 초래할 수 있다.열 충격은 또한 느린 열 순환 과정에서 발생하지 않는 실효 형태를 초래할 수 있다.


기계실효는 주로 기계충격으로 인한 과부하와 충격로화, 그리고 기계진동으로 인한 기계피로실효를 말한다.인쇄 회로 컴포넌트가 벤드, 진동 또는 기타 응력을 받으면 용접점 오류가 발생할 수 있습니다.인쇄 회로 컴포넌트가 벤드, 진동 또는 기타 응력을 받으면 용접점 오류가 발생할 수 있습니다.일반적으로 점점 작아지는 용접점은 조립에서 가장 약한 부분이다.그러나 핀과 같은 유연한 구조의 컴포넌트를 PCB에 연결하면 핀이 일부 응력을 흡수할 수 있으므로 용접점이 큰 응력을 견디지 못합니다.그러나 핀이 아닌 부품을 조립할 때, 특히 대형 BGA 부품의 경우 부품이 낙하 및 PCB와 같은 후속 장비 및 테스트 프로그램에서 기계적 충격을 받고 부품의 강도가 상대적으로 강할 때 용접점은 더 큰 응력을 받습니다.특히 무연 용접의 휴대용 전자제품은 크기가 작고 무게가 가벼우며 미끄러지기 쉬워 사용 중 충돌과 추락이 더 쉽다.전통적인 납 주석 용접재에 비해 무연 용접재는 더 높은 탄성 계량과 기타 다른 물리적, 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 무연 용접점은 기계적 충격에 그다지 견디지 못한다.따라서 무연 휴대용 전자제품의 신뢰성과 낙하 충격에 주의해야 한다.용접 부품이 진동으로 인한 반복 기계적 응력을 받으면 용접점의 피로가 무력화됩니다.이 응력이 굴복 응력 수준보다 훨씬 낮더라도 금속재료의 피로를 초래할 수 있다.대량의 소진폭, 고주파 진동 순환을 거친 후 진동 피로 실효가 발생할 수 있다.각 진동 주기는 용접점에 대한 손상이 적지만 여러 번 순환하면 용접점에 금이 갑니다.시간이 지남에 따라 균열도 순환 횟수가 증가함에 따라 확장된다.이러한 현상은 핀이 아닌 부품의 용접 조인트에 더 심각합니다.


전기화학실효란 일정한 온도, 습도와 편압조건하에서 전기화학반응으로 인한 실효를 말한다.전기화학실효의 주요형식은 전기전도이온오염물로 인한 교접, 지정생장, 전기전도양극사생장과 주석수염이다.이온 잔류물과 수증기는 전기화학 실효의 핵심 요인이다.PCB에 남아 있는 전도성 이온 오염 물질은 용접점 사이의 브리지를 초래할 수 있습니다.특히 습한 환경에서는 금속과 절연 표면에서 이온 잔류물이 이동해 합선을 이룬다.이온 오염 물질은 PCB 제조 과정의 용접고와 용접제 잔류물, 수동 조작 오염 및 대기 중의 오염 물질을 포함하여 다양한 방식으로 생성 될 수 있습니다.수증기와 저전류 직류 편압의 공동 영향으로 전해로 인해 금속이 한 도체에서 다른 도체로 이동하면 나뭇가지와 고사리류 식물과 같은 모양의 금속 가지가 자란다.은의 이전은 가장 흔히 볼 수 있는 것이다.구리, 주석, 납도 지정의 생장에 쉽게 영향을 받지만 그들은 은지정보다 생장이 느리다.다른 금속과 마찬가지로 이 고장 메커니즘은 단락, 누전 및 기타 전기 고장을 초래할 수 있습니다.전도성 양극사의 생장은 수정이 생장하는 특수한 상황이다.이온이 절연체와 몇 개의 도체 사이의 전송은 절연체 표면의 금속사의 성장을 초래하여 인접 도선의 단락을 초래할 수 있다.주석수염은 부품이 PCBA에 장기간 저장·사용하는 과정에서 기계·습도·환경의 작용으로 주석코팅 표면에서 자라는 주석의 수염 모양 단결정을 말한다.