Berita PCB - kilang pcb: analisis mekanisme kegagalan kesan solder SMT

Fabrik PCB: analisis mekanisme kegagalan kelelahan kongsi solder SMT

Sebagaimana densiti kumpulan produk elektronik semakin tinggi, saiz kongsi solder yang menjalankan fungsi sambungan mekanik dan elektrik semakin kecil, dan kegagalan mana-mana kongsi solder mungkin menyebabkan kegagalan keseluruhan peranti dan bahkan sistem. Oleh itu, kepercayaan kongsi solder adalah salah satu kunci kepercayaan produk elektronik. Dalam praktek, kegagalan kongsi solder biasanya disebabkan oleh interaksi pelbagai faktor kompleks. Persekitaran penggunaan berbeza mempunyai mekanisme kegagalan yang berbeza. Mekanisme kegagalan utama bagi kongsi solder termasuk kegagalan panas, kegagalan mekanik dan kegagalan elektrokimia.

Kegagalan yang disebabkan secara panas adalah kebanyakan kegagalan kelelahan disebabkan oleh siklus panas dan kejutan panas, dan kegagalan disebabkan oleh suhu tinggi juga termasuk. Sebab ketidakpadanan koeficien pengembangan panas antara komponen lekap permukaan, PCB dan solder, apabila suhu lingkungan berubah atau apabila kuasa komponen sendiri memanaskan, kerana koeficien pengembangan panas komponen dan substrat tidak konsisten, kongsi solder akan menghasilkan tekanan panas dan tekanan. Perubahan peribadi bagi kongsi solder menyebabkan kegagalan kelelahan panas. Mekanisme deformasi utama kegagalan kelelahan panas adalah creep. Apabila suhu melebihi setengah suhu oven, creep menjadi mekanisme deformasi yang penting. Untuk kongsi solder tin-lead, walaupun pada suhu bilik, ia telah melebihi setengah suhu titik cair, jadi Creeping menjadi mekanisme kegagalan deformasi panas utama dalam siklus panas.

Compared with the thermal cycle, the failure caused by thermal shock is caused by the large additional stress brought by the different temperature rise rate and cooling rate to the component. Semasa basikal panas, ia boleh dianggap suhu setiap bahagian komponen sama; dan dalam keadaan kejutan panas, disebabkan pelbagai faktor seperti panas spesifik, kualiti, struktur dan kaedah pemanasan, suhu setiap bahagian komponen berbeza, menyebabkan tekanan panas tambahan. . Kejutan panas boleh menyebabkan banyak masalah kepercayaan, seperti kelelahan titik peluru semasa muatan berlebihan, dan pecahan dalam jubah yang menyebabkan kegagalan kerosakan dan kegagalan komponen. Kekejutan panas juga boleh menyebabkan mod kegagalan yang tidak berlaku semasa siklus panas lambat.

Kegagalan mekanik terutama merujuk kepada kelebihan muatan dan kesan penuaan disebabkan oleh kejutan mekanik, dan kegagalan kelelahan mekanik disebabkan oleh getaran mekanik. Apabila kumpulan sirkuit dicetak mengalami bengkok, gemetar atau tekanan lain, ia boleh menyebabkan kumpulan tentera gagal. Apabila kumpulan sirkuit dicetak mengalami bengkok, gemetar atau tekanan lain, ia boleh menyebabkan kumpulan tentera gagal. Secara umum, kongsi tentera yang lebih kecil dan lebih kecil adalah pautan paling lemah dalam komponen. Bagaimanapun, apabila ia menyambung komponen dengan struktur fleksibel seperti pins ke PCB, kerana pins boleh menyerap sebahagian daripada tekanan, kongsi solder tidak akan mengalami banyak tekanan. Bagaimanapun, apabila mengumpulkan komponen tanpa leadless, terutama untuk peranti BGA kawasan besar, apabila komponen mengalami kejutan mekanik, seperti jatuh dan PCB mengalami kesan yang lebih besar dan bengkok dalam peralatan kemudian dan prosedur ujian, komponen sendiri Kekuatan relatif kuat, dan kongsi solder akan mengalami tekanan yang lebih besar.

Terutama untuk produk elektronik yang boleh dibawa dengan tentera bebas lead, kerana saiz kecil, berat ringan dan mudah untuk menyelinap, mereka lebih berkemungkinan untuk bertembung dan jatuh semasa digunakan, dan tentera bebas lead lebih tinggi daripada tentera lead-tin tradisional. Modul elastik dan ciri-ciri fisik dan mekanik yang berbeza lain membuat perlawanan bagi kongsi solder bebas lead untuk mengurangi kesan mekanik. Oleh itu, perhatian perlu diberikan kepada kepercayaan produk elektronik yang boleh dibawa bebas lead dan kepercayaan kesan jatuh. Apabila bahagian penywelding mengalami tekanan mekanik berulang-ulang disebabkan oleh getaran, ia akan menyebabkan kegagalan kelelahan dalam kumpulan askar. Walaupun tekanan ini jauh lebih rendah daripada tahap tekanan hasil, ia boleh menyebabkan bahan logam kelelahan. Selepas nombor besar amplitud kecil, siklus getaran frekuensi tinggi, kegagalan kelelahan getaran akan berlaku. Walaupun kerosakan pada kongsi tentera kecil untuk setiap siklus getaran, retak akan berlaku pada kongsi tentera selepas banyak siklus. Dengan masa, retak akan menyebar dengan meningkat bilangan siklus. Fenomen ini lebih serius untuk kongsi tentera komponen tanpa leadless.

Kegagalan elektrokimia merujuk kegagalan disebabkan oleh reaksi elektrokimia di bawah suhu, kelembapan dan keadaan bias tertentu. Bentuk utama kegagalan elektrokimia adalah: jambatan disebabkan oleh pencemaran ion konduktif, pertumbuhan dendrit, pertumbuhan filament anod konduktif dan wisker tin. Residual ion dan paru air adalah unsur utama kegagalan elektrokimia. Pencemaran ionik konduktif yang tersisa di PCB mungkin menyebabkan hubungan antara kongsi tentera, terutama dalam persekitaran basah. Residual ionik boleh melintasi logam dan mengisolasi permukaan. Alih untuk bentuk sirkuit pendek. Pencemaran ionik boleh dihasilkan dalam berbagai cara, termasuk papan sirkuit cetak memproduksi proses pasti solder dan sisa aliran, pencemaran pengendalian manual dan pencemaran atmosferik. Di bawah pengaruh gabungan paru air dan bias DC semasa rendah, migrasi logam dari satu konduktor ke lain disebabkan elektrolisis menyebabkan dendrit logam yang kelihatan seperti cabang dan bulu tumbuh. Migrasi perak adalah yang paling umum. Copper, tin, dan lead juga susah untuk pertumbuhan dendrit, tetapi mereka lebih lambat daripada pertumbuhan dendrit perak. Seperti pertumbuhan logam lain, mekanisme kegagalan ini boleh menyebabkan sirkuit pendek, bocor dan kegagalan elektrik lainnya. Pertumbuhan filament anod konduktif adalah kes khas pertumbuhan dendrit. Pemindahan ion melalui pengisih dan antara beberapa konduktor menyebabkan pertumbuhan filament logam pada permukaan pengisih, yang boleh menyebabkan sirkuit pendek dalam garis konduktif bersebelahan. Whistler Tin merujuk kepada fakta bahawa beberapa kristal tunggal tin seperti whisker akan tumbuh di permukaan lapisan plating tin dibawah pengaruh mesin, kemaluan dan persekitaran semasa penyimpanan jangka panjang dan penggunaan peranti, komponen utama yang adalah tin. Kerana wisker tin telah menyebabkan beberapa kemalangan besar biasa seperti aerospace dan penerbangan, ia telah menerima perhatian yang luas.