Teknologi PCBA - Analisis Mekanisme Kegagalan kelelahan bagi Perkongsian Penjual SMT

Sebagaimana densiti kumpulan PCB produk elektronik semakin tinggi, saiz kongsi solder yang mengandungi 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 panas adalah kebanyakan kegagalan kelelahan disebabkan oleh siklus panas dan kejutan panas, dan kegagalan disebabkan suhu tinggi juga termasuk. Sebab ketidaksesuaian koeficien pengembangan panas antara komponen yang diletak permukaan, papan PCB dan penyelamat, apabila suhu lingkungan berubah atau komponen sendiri memanaskan, kongsi penyelamat akan menghasilkan tekanan panas sebab ketidakkonsistensi koeficien pengembangan panas antara komponen dan substrat, Dan perubahan tekanan secara peribadi akan menyebabkan kegagalan kelelahan panas dalam kumpulan askar. Mekanisme deformasi utama kegagalan kelelahan panas adalah creep. Apabila suhu melebihi setengah suhu oven, creep menjadi mekanisme deformasi yang penting. Untuk kongsi solder lead tin, walaupun pada suhu bilik, ia telah melebihi setengah suhu titik cair. Oleh itu, creep menjadi mekanisme kegagalan deformasi panas utama dalam siklus panas.

Berbanding dengan siklus panas, kegagalan disebabkan oleh kejutan panas disebabkan oleh tekanan tambahan besar yang membawa kepada komponen oleh kadar naik suhu dan kadar pendinginan yang berbeza. Semasa siklus panas, ia boleh dianggap bahawa suhu setiap bahagian komponen adalah sepenuhnya konsisten; Dalam keadaan kejutan panas, disebabkan pengaruh pelbagai faktor seperti panas spesifik, massa, struktur dan mod pemanasan, suhu setiap bahagian komponen berbeza, sehingga menghasilkan tekanan panas tambahan. Kecelakaan panas boleh menyebabkan banyak masalah kepercayaan, seperti kelelahan titik berkeringat dalam muatan berlebihan, kegagalan kerosakan dan kegagalan komponen disebabkan oleh retakan di kawasan penutup. Kekejutan panas juga boleh menyebabkan bentuk 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 komponen sirkuit dicetak mengalami bengkok, gemetar atau tekanan lain, kegagalan gabungan tentera boleh berlaku. Apabila komponen sirkuit dicetak mengalami bengkok, gemetar atau tekanan lain, kegagalan gabungan tentera boleh berlaku. Secara umum, kongsi tentera yang lebih kecil dan lebih kecil adalah pautan paling lemah dalam kumpulan. Bagaimanapun, apabila ia menyambung komponen dengan struktur fleksibel seperti pins ke PCB, pins boleh menyerap beberapa tekanan, jadi kongsi tentera tidak akan mengalami banyak tekanan. Namun, apabila mengumpulkan komponen bukan pin, terutama untuk peranti BGA yang besar, apabila komponen mengalami kesan mekanik, seperti jatuh dan PCB yang mengalami kesan yang lebih besar dan bengkok dalam peralatan kemudian dan prosedur ujian, dan ketat komponen adalah relatif kuat, kongsi solder akan mengalami tekanan yang lebih besar. Terutama untuk produk elektronik portable bebas plum, kerana saiz kecil, berat ringan dan licin mudah, mereka lebih berkemungkinan untuk terhempas dan jatuh semasa digunakan. Berbanding dengan solder tin lead tradisional, solder bebas lead mempunyai modulus elastik yang lebih tinggi dan ciri-ciri fizikal dan mekanikal berbeza lain, yang membuat kongsi solder bebas lead kurang resisten kepada kesan mekanikal. Oleh itu, perhatian perlu diberikan kepada kepercayaan produk elektronik portable bebas lead dan kesan jatuh. Apabila bahagian penywelding mengalami tekanan mekanik berulang-ulang yang dihasilkan oleh getaran, ia akan menyebabkan kegagalan kelelahan kongsi tentera. Walaupun tekanan ini jauh lebih rendah daripada tahap tekanan hasil, ia juga boleh menyebabkan kelelahan bahan logam. Selepas sejumlah besar amplitud kecil dan siklus getaran frekuensi tinggi, kegagalan kelelahan getaran akan berlaku. Walaupun setiap siklus getaran mempunyai sedikit kerosakan pada kongsi askar, retakan akan berlaku di kongsi askar selepas banyak siklus. Dengan laluan masa, retakan juga akan menyebar dengan meningkat bilangan siklus. Fenomen ini lebih serius untuk kongsi tentera komponen bukan pin.

Kegagalan elektrokimia merujuk kepada kegagalan disebabkan oleh reaksi elektrokimia di bawah suhu tertentu, kelembapan dan keadaan tensi bias. Bentuk utama kegagalan elektrokimia adalah: jambatan disebabkan oleh pencemaran ion konduktif, pertumbuhan dendrit, pertumbuhan wayar anod konduktif dan wisker tin. Residual ion dan paru air adalah unsur utama kegagalan elektrokimia. Pencemaran ion konduktif yang ditinggalkan pada PCB mungkin menyebabkan jembatan antara kongsi tentera. Terutama dalam persekitaran basah, sisa ion boleh bergerak melalui logam dan mengisolasi permukaan untuk membentuk sirkuit pendek. Pencemaran ionik boleh dijana dalam banyak cara, termasuk pasta solder dan sisa aliran dalam proses penghasilan PCB, pencemaran operasi manual dan pencemaran dalam atmosfer. Di bawah pengaruh gabungan paru air dan tekanan bias DC semasa rendah, disebabkan migrasi logam dari satu konduktor ke yang lain disebabkan oleh elektrolisis, dendrit logam bentuk seperti cabang dan bulu akan tumbuh. Migrasi perak adalah yang paling umum. Copper, tin dan lead juga rentan terhadap pengaruh pertumbuhan dendrit, tetapi mereka lebih lambat daripada pertumbuhan dendrit perak. Seperti logam lain, mekanisme kegagalan ini boleh menyebabkan sirkuit pendek, kebocoran elektrik dan kegagalan elektrik lain. Pertumbuhan wayar anod konduktif adalah kes khusus pertumbuhan dendrit. Penghantaran ion melalui pengasingan dan beberapa konduktor menyebabkan pertumbuhan filament logam pada permukaan pengasingan, yang boleh menyebabkan sirkuit pendek garis konduktif bersebelahan. Whiskers Tin merujuk kepada wisker seperti kristal tunggal tin yang tumbuh di permukaan penutup tin di bawah tindakan mesin, kelembapan dan persekitaran semasa penyimpanan jangka panjang dan penggunaan peranti pada PCBA.