Thông tin PCB - Lão hóa và suy giảm sức mạnh điểm hàn fr4 pcb

1. lão hóa mối hàn

Sau khi hàn fr4 pcb hoàn thành, cấu trúc tinh thể của hợp kim chính sẽ không ổn định và tăng dần theo thời gian để giảm căng thẳng bên trong gây ra bởi nhiều ranh giới (thường ranh giới là nồng độ tạp chất cao, năng lượng cao, ổn định kém). Nhiệt độ tái kết tinh cần thiết cho hợp kim eutectic thông thường vượt quá ngay cả ở nhiệt độ phòng. Khi kích thước hạt tăng và ranh giới giảm, nồng độ tạp chất trong ranh giới tăng tương đối. Một khi tuổi thọ mệt mỏi của mối hàn đã tiêu thụ 25%, các lỗ nhỏ xuất hiện ở ranh giới. Tuy nhiên, khi tuổi thọ mệt mỏi tiêu thụ 40%, nó sẽ trở nên tồi tệ hơn và tạo ra các vết nứt nhỏ, điều này sẽ làm cho các mối hàn dễ bị tổn thương hơn.

2. CTE không khớp

Sự suy giảm sức mạnh của điểm hàn cũng sẽ tăng tốc khi CTE của hệ số giãn nở nhiệt tổng thể của ba thành viên (pin, hàn, bề mặt của tấm) bị mất phối hợp lớn. Ví dụ, bản thân BGA gốm có CTE là 2 ppm/a, nhưng CTE của bảng FR-4 là 14 ppm/a. Độ bền hàn giữa hai không dễ dàng đạt được một mức độ tốt. Đối với sự không phù hợp CTE cục bộ, nó thường xảy ra, chẳng hạn như 17 ppm/a đối với đồng, 18 ppm/a đối với gốm và 20 ppm/a đối với Alloy42. Tuy nhiên, tác động của việc không phù hợp CTE cục bộ nhỏ hơn một chút so với tác động của việc không phù hợp tổng thể được mô tả ở trên. Đôi khi, ngay cả Sn63/Pb37 rất đồng nhất cũng có các khu vực giàu thiếc và chì trong các mô của nó (cũng sẽ có 6 ppm/a CTE nội bộ không phù hợp giữa chúng).

3. Ví dụ về chế độ thất bại

1) Hàn lạnh

Đề cập đến dán trên miếng vá fr4 pcb ở dưới cùng của quả bóng hàn trong quá trình hồi lưu, không được hợp nhất hoàn toàn với quả bóng do thiếu nhiệt. Lúc này, bề mặt hình cầu sẽ hiện ra vẻ ngoài thô ráp, hơn nữa còn có thể phát sinh co thắt cổ. Thông thường, các quả cầu bên trong ở đáy bụng dễ dàng hàn lạnh hơn.

2) Bản thân tấm hàn không có thiếc

Có nghĩa là bề mặt của miếng đệm bóng trong khu vực BGA của bảng PCB bị ô nhiễm bởi các vật thể nước ngoài, dẫn đến dán không thể phản ứng với miếng đệm cơ bản. Khi thiếc không thể ăn được, dán sẽ bị tan chảy và hấp thụ vào chân bóng, dẫn đến các mạch hở. Tuy nhiên, hiện tượng này cũng có thể được gây ra bởi sự uốn cong và cong vênh của tấm mang. Khi ENIG được sử dụng trên bề mặt của miếng đệm PCB, điều kiện bất lợi tương tự xảy ra với lớp niken khi bệnh miếng đệm đen xảy ra.

3) Bóng treo

Nó đề cập đến các yếu tố BGA trước đây không được cố định chắc chắn, được làm nóng lại trong quá trình lắp ráp và hàn hạ lưu, và được kéo và tách ra khỏi cổ bởi một lực bên ngoài, gây ra bởi căng thẳng cơ học nhiệt. Tuy nhiên, miếng đệm chân cho fr4 pcb thường được hàn tốt và ít bị thiếu.

4) Từ bỏ một mục tiêu

Trong quá trình trồng bóng trên bảng chịu lực, chân bóng không được trồng chắc chắn hoặc sau đó bị mất bóng do trúng lực bên ngoài. Nhược điểm này có thể dễ dàng tìm thấy trong X-quang hoặc kiểm tra hệ thống hoặc mạch (ICT), nhưng nếu nó chỉ được sử dụng để sưởi ấm

Sự phân tán hoặc tiếp đất công cộng, không liên quan gì đến quả bóng bên trong, đó là một câu chuyện khác.

5) Warp tấm mang

Trong thực tế, nhiệt hàn không chì sẽ tăng lên đáng kể trong tương lai, không chỉ pcb fr4 lớn sẽ cong vênh, mà bản thân tấm tải hữu cơ cũng không thể thoát khỏi biến dạng cong vênh, mà còn buộc chân bóng dưới bụng dao động theo chiều cao. Mặc dù tấm mang tấm là nhựa Tg180BT, nó rất khác với CTE của chip được nạp trong niêm phong bên trong; Do đó, khi nhiệt không chì quá lớn, tấm mang sẽ cong lên, khiến bốn góc của chân bóng bị kéo căng hoặc treo lơ lửng. Ngay cả khi hàn chắc chắn, diện tích tiếp xúc hàn sẽ nhỏ hơn và không đủ sức mạnh do ứng suất và độ giãn dài, khiến các nhà thiết kế không dám đặt chân bóng 1/0 ở bốn góc. Sự bất thường này rất có thể xảy ra ở các BGA lớn.

6) Thiệt hại do lực cơ học bên ngoài

Bảng mạch thường bị hư hỏng do tai nạn trong quá trình lắp ráp hoặc thử nghiệm, và khi BGA lớn hơn, chân bóng cũng bị thương trong quá trình thử nghiệm, điều này sẽ ảnh hưởng đến sức mạnh của các mối hàn tiếp theo. Ngay cả sau khi hoàn thành lắp ráp PCBA, nó vẫn có thể vô tình bị tác động bởi các lực bên ngoài và đôi khi ngay cả miếng đồng trên bề mặt PCB cũng bị kéo lên và trôi đi. Để an toàn, chúng ta có thể sử dụng keo đáy hoặc keo góc bốn góc như một phương tiện an toàn và thậm chí có thể tăng diện tích của miếng đệm góc hoặc biến nó thành miếng đệm dài hình bầu dục. Tuy nhiên, vì các nhà thiết kế chỉ sử dụng phần mềm thương mại có sẵn, phương pháp này không dễ thực hiện.

7) Không đủ nhiệt hàn

Khi quả bóng hấp thụ không đủ nhiệt ở đáy bụng, quả bóng không thể tự tan chảy thành chất lỏng và do đó không thể chữa lành bằng dán hàn, và hình dạng pcb fr4 của nó sẽ khó có được trạng thái bình thường của việc làm phẳng và rút ngắn bình thường.