Solder Ortak Başarısızlara Giriş

Leydik eklemler, modern elektronikteki elektrik bağlantılarının arka kemiğidir, hem elektrik konduit hem de mekanik ekiler arasındaki mekanik bağlar (PCB) Güvenilirlikleri doğrudan cihazlarını etkiler, özellikle de dinamik ortamlara tabi olarak - bu başarısızlıkların altında, havacılık elektronik, havacılıksal kontrol sistemlerini geliştirmek için gerekli olan hataların ve bu türdeki temel mekanizmaların analiz edilmesi, temel mekanizmaların ve en iyi şekilde kullanılmasını engelleyebilir.

Mekanik Stres Türleri ve onların Korsan Ortaklarına Etkisi

Mekanik stres doğası tarafından kategorize edilebilir - Çevrimsel, sabit veya geçici - ve her tür, satılan ortaklar için farklı talepler getirir. Aşağıdaki stres koşulları elektronik toplantılarda en yaygın olarak karşılanır.

Titreşim

Titreşim sürekli veya periyodik osilasyon hareketi, yüksek döngüsün tükenmesine yol açabilir. Otomotiv motor kontrol birimleri veya drone aviyonikleri, düşük hacimli frekanslarda vitreuslar, düşük hacimli titreşimler, yolsuz veya tin-lead'ın satışçı bağlantılarının tekrarlanmasına neden olur. Milyonlarca döngüsü boyunca mikrokökezyumlar stres konsantrasyon noktalarına başlar - satılan metalik olmayan bileşiklere (IMC) katılır.

Termal Bisiklet

Termal bisiklet, termal genişlemenin katlanmasının (CTE) yanlış eşiğine yol açıyor (CTE) PCB arasında yanlış eşleştirmeler ve bileşen paketleri.Evren ısıları ve serinleri defalarca, satılan ortak deneyimler oar ve çekme yükleri.Sn-3.0Ag-0.5Cu) özellikle de termal bisiklete duyarlıdır, çünkü daha yüksek modlu ve daha düşük hızlar ısıtılırken, SnPb sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık

Flexing ve boks

Flexing, bir PCB'nin kullanım sırasında iyi olduğu zaman gerçekleşir, montaj veya operasyon - örneğin, giyilebilir cihazlarda veya sert tahtalarda kullanılan esnek devreler için, özellikle de bağlantılardan veya montajdan mekanik boşluklar içerir. - Ortaya çıkan çekme testlerinde (ICT) ve fikstürler, flexindüklenen hataların hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen kırılabilir olmasına neden olabilir.

Şok ve Etki

Sudden mekanik şok - damlalardan, etkilerden veya patlayıcı ortamlardan - yüksek çözünürlükte satılan ortaklar anında dağıtılabilir.Polonya elektroniklerinin geri çekilmesi, düşük plastik deformasyonla satılan ortakların çoğunun en savunmasız olduğunu göstermiştir.Sb-ve-ve daha az baskıya maruz kalma, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ortaya çıkma eğilimi gösterir.

Mekanik Stres Altında Lehimal Ortaklarda Başarısızlık Mekanizmaları

Mekanik stres, aynı anda hareket eden birkaç farklı başarısızlık mekanizması aktive eder. Mikrostructif düzeyde bu mekanizmaları anlamak hedefli güvenilirlik iyileştirmelerini sağlar.

Cracking ve Microcrack Propagation

Crackstartcopy kusurlarına başlar - keskin ped kenarları veya IMC aksaklıkları - yerel stresin tükenme seviyesi ve sıcaklık algılamaları ile birlikte, mikrokökezlenmeler artarak daha iyi bir şekilde kırılabilir (örneğin, büyük Agnesler ile)[TFL-D)

Şükrü

Fatigue, bir malzeme ısınıyorken meydana gelen ilerici hasardır.In satıldır eklemlerde, yorgunluk hayatı, dönüşüm aralığına göre, başarısızlık için döngülerin sayısı ve malzemenin yorgunluk direncine dahildir.Coffin-Manson modeli genellikle ısınmış bisiklet altında yorgunluk hayatını tahmin etmek için kullanılır.

Creep

Creep, yüksek sıcaklıklarda sürekli stres altında satılanın zamana bağlı plastik deformasyonudur.O zamandan beri satılan stresler 200 °C'ye yakın puanlar veriyor, hatta çevre sıcaklığı homojen bir sıcaklık temsil ediyor (T/T)) üzerinde 0,5, sürekli olarak sabit bir şekilde sabitlenirler, sertleştirici yüzeylerde, sertleştirici yüzeylerde de sertleştirici yüzeylerde.

Delaminasyon ve Interfacial Ayrılma

Delaminasyon, satılan ve ped metalizasyon (örneğin Cu veya Ni) veya satılan projeksiyon arasındaki arayüzde ayrım yapmayı ifade eder.Bu başarısızlık genellikle zayıf IMC tabakaları tarafından yönlendirilir - yüksek yerel stresle birlikte (Düzücüden dolayı)Sn veya son derece durgun Ni).

Fabrikalar, erosistik Ortak Başarısızlığı Mekanik Stres Altında Etkiler

Başarısızlık ve başarısızlık şekli, malzeme, tasarım, süreç ve çevresel faktörlerle karmaşık bir etkileşime bağlıdır.

Solder Alloy Piano

Eutectic Sn-Pb'den gelen değişim, Bi'yi dahil etmek için başarısız özellikler değiştirdi. SAC305 gibi ücretsiz alaşımlar daha yüksek erime noktalarına, daha yüksek sertliklere ve daha düşük hızlara sahiptir.Sn3.0Ag-0.5Cu-Ni00.01Ge), IMC morfoloji ve daha iyi ısıtıcı performansı artırmak için iyi bir şekilde geliştirilmiş ısıtılmış dayanıklılık gösterir.

PCB ve Bileşen Tasarım

Stresi hızlandıran tasarım kararları, Anahtar faktörler şunları içerir:

  • [FONT:0)Pad geometrisi: [Dönder-mask- tanımlanabilir (NSMD) pedler genellikle satılandan daha fazla susağa (SMD) pedlere daha fazla baskı sağlar, çünkü stres tüm ped üzerinde dağılır, maske kenarına konsantre değildir.
  • [FONT:0)Via yerleştirme:[Dönetici:[Dönetici:0) Via-in-pad tasarımları, düzgün bir şekilde doldurulmamışsa stres yükselticileri olarak hareket edebilir ve hareket edebilir.
  • [FONT:0]Stiffness of components and board:Sabaher tahtaları ve daha büyük bileşen vücutları, ortakta su dökmek için kol arttırır.
  • [FONT:0) ⁇ :[[Dönetici:0) Depolama altında bulunan betonlar, BGA toplantılarında makineli olarak parçayı makineli olarak bastırarak, dolumları arttırır ve optimize edilmemiş başka bir arayüze geçiş yapar.

Üretim Süreci Kalite Süreci

Zavallı satış uygulamaları, initiators haline gelen kusurları ortaya koyar:

  • [FONT=0)Voidler: [Döntgen:[Döntgen: 1 ) Büyük boşluklar (>% 25 ortak alanın%) etkili kesiti azaltır ve çatlakları kırar. Kontrollü yeniden akış atmosferi (N).
  • [FONT:0)Misession veya mezarstoning:) Gross yanlışlık veya bileşen eğimi, bir tarafta strese odaklanmak için eşitsiz satıcı dolgular oluşturur.
  • [FONT:0)Improper reflow profili: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜSİ:0)Improper reflow profili:[DÜT:1) Yeterli zirve sıcaklığı veya soğutma oranı, koarse IMC tabakaları veya eksik, arayüz zayıflatır.
  • [FONT=0)Contaminasyon: [Dönemli flore kalıntıları, yağlar veya nem boşluğa neden olabilir. Katı güvenilirlik ile temizlenen florlar veya kullanımı tavsiye edilir.

Çevre Koşulları

Sıcaklık bisikletine ek olarak, diğer çevresel faktörler mekanik stres başarısızlıklarına katkıda bulunur:

  • [FONT:0)Humidity ve korozyon: Moisture çatlaklara nüfuz edebilir ve IMC'nin elektrokimyasal göçüne veya korozyonuna neden olabilir, yük toplama kapasitesini azaltır.
  • [FONT:0)Chemical maruziyet: [Dönetici veya endüstriyel ortamlarda, yağlara maruz kalma, yakıtlara maruz kalma veya temizlik çözücülerine saldırabilir.
  • [FONT=0]Combined vibrasyon ve sıcaklık:[DDK 1] Kombine ısı döngüsündeki vibrasyonun süperpozisyonu, tek başına stresle karşılaştırıldığında yorgunluk hayatını önemli ölçüde azaltır. IPC-SM785 ve JEDEC standart JESD22-B103 bu birleşik koşulları ele alır.

Solder Ortaklar için Başarısızlık Teknikleri

Doğru başarısızlık analizi kök sebeplerini tanımlamak ve doğru eylemleri uygulamak önemlidir. Mühendisler, yıkıcı olmayan her bir bilgi sağlamak için tahrip edici olmayan bir teknik hiyerarşisi kullanırlar.

Görsel Muayene ve Optik Mikroscopy

Düşük güç magnification altındaki ilk muayene, ağır kusurları ortaya çıkarabilir - görünür dolgularda, aşırı ısıtmadan gelen discolorasyon veya bileşen yanlışlığı ortadan kaldırır. Ancak, birçok mekanik stres başarısızlıkları bileşeninin altında veya eklemin altında meydana gelir, görsel denetim yetersiz. Dye-penetrant testi, bir fluorescent boyanın uygulandığı ve sonra silindiği, eklemin yüzeyine uzatan çatlaklar.

X-ray

İki boyutlu (2D) ve üç boyutlu (3D) X-ray, iç boşlukları tespit etmek için güçlüdür, BGA ve QFN ortakları için. X-ray kurulun çökmesi ve disseksiyondan önce kusurları bulmak zorunda değildir. Ancak, laboratuvar X-ray sistemlerinin çözünürlüğü (tipik olarak 5-10 μm) çok iyi mikrokökezleyebilir.

Taramalı Elektron Mikroscopy (SEM) ve Enerji Dispersive Spectroskopu (EDS)

SEM, kırık yüzeylerin, tahıl yapılarına ve IMC morfolojinin magnifications'e 100.000 × Enerji dispersive spektroskopu (EDS) kontraseptörel kompozisyonu tespit etmek için faydalı olan elemental kompozisyonu, kontrüksiyonel fazları veya korozyon ürünlerini tespit etmek için. Fractography - yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlığı test etmek için tıkanmak (düşükümlü ruptal) veya betonu analiz etmek için tıkayıklık sağlar.

Mekanik Test

Sayısal güç ölçümleri modelleri doğrulamaya ve tasarımları karşılaştırmaya yardımcı olur:

  • [FONT:0)Shear ve test çekiyor:[Dönder:[Dönder: 1 ) Tek eklemler için kullanılır (örneğin top hear) zirve kuvvet ve başarısızlık enerjisini ölçmek için.
  • [Düzücük nokta bükme:[Dönemli: 1) Bir araya getirilen bir yönetim kuruluna karşı kontrol edilen ve ilk çatlakları tespit etmek için direniş değişiklikleri izleyen direniş değişiklikleri.
  • [FONT:0)Fatigue testi:[Dönetici:[Dönetici:0)Mutfak veya elektrodinamik salaklar kullanarak, mühendisler belirli frekanslarda ve amplifleri izleyebilirken, ortak direncin izlenmesinde döngüler yapabilirler.

Termal ve Acoustic Görüntüleme

Fotovoltaik termograf, kısmi olarak yüksek akım eklemlerde açılan sıcak noktaları ortaya çıkarabilir. Scanning akustik mikroscopy (SAM), iç delaminasyonlardan veya çatlaklardan gelen ultrason dalgaları gönderir ve özellikle de BGAs altındaki çoğaltma arayüzü bulmak için faydalıdır.

Yeniden kullanılabilirlik için Önlemler ve Tasarım

Mekanik stres başarısızlıklarını ortadan kaldırmak, malzeme, tasarım, süreç ve testleri içeren çok yönlü bir yaklaşım gerektirir.

Malzeme Seçimi ve Kumaş Optimizasyonu

Uygulama ortamı için doğru satılan alaşımı seçmek kritiktir. Yüksek riskli ortamlar için, daha yüksek ürpertici direnç ve ince mikroyapı ile alaşımlar - Innolot (Sn-3.8Ag-0.7Cu-3.0Bi-1.5Sb-0.15Ni) veya SAC-Qoffer standart SAC305 üzerinde iyileştirmeler için: ENEP, düzelme ile hükmedebilir (örneğin, SnAg-Cu ile %1 Ag) veya satılanlar (örneğin, nikel veya seramik partiküller) daha iyi bir şekilde etkilenebilir.

Tasarım Optimizasyonu

Anahtar tasarım uygulamaları şunları içerir:

  • [FONT=0)Component yerleştirme:[Dönetici:[Dönetici:0) Yerinden Çıkarma:[Dönetici:0)Köpaj:[Dönetici:0)) Sertleştirici suların en yüksek olduğu köşelere veya kenarlara yakın montaj noktalarına sahip olmak.
  • [FONT:0) Stresli-relief özelliklerini kullanın: Orta-söğrenme alanlarının yakınında yuvalar veya kesintiler ekleyip uyumlu yollar (örneğin, gull-wing QFPs) yerine, alan-array BGAs'lar daha düşük eklemli bir şekilde bağlanabilir.
  • [FONT=0) ⁇ Ekle ve tahta arasında yer alan kaplamalar, BGA'nın satıldığı ortaklar üzerinde dramatik bir şekilde azaltılabilir. büyük BGA'lar için, kenar kaplama (yalnızca çevrede yapıştırıcı) aynı zamanda tam yük maliyeti olmadan stres yardımı sağlayabilir.
  • [FONT:0)Board kalınlığı ve desteği: [Dönder:) PCB kalınlığının arttırılması flexure'i azaltır, aynı zamanda ağırlık ekler. Properly yer değiştirme delikler, standoffs ve serteners montaj ve operasyon sırasında gemi defnesini engeller.

Süreç Kontrolü ve Kalite Güvencesi

Üretim süreçleri, eklemleri zayıflatan kusurları önlemek için sıkı bir şekilde takip edilmelidir:

  • [FONT:0)Solder bant hacmi ve hizalama: Stencil tasarımı ve aperture büyüklüğü, tutarlı doldurma yükseklikleri elde etmek için her bir bileşen türü için optimize edilmelidir. Solder teftiş (SPI) sistemler yeniden akıştan önce varyasyonları yakalar.
  • [FONT=0)Reflow profili geçerlilik:[Döneticileri gerçek yönetimde termo çiftleri kullanarak doğrulanmalıdır.Bir soak bölgesi (150-180 °C) 60-90 saniye boyunca, grip aparatı ve azaltımı sağlar.
  • [FONT:0)In-circuit test ve uçan prob:[Dönetici: 1 ) After assembly, X-ray spot çekleriyle birlikte yapılan elektrik testleri erken başarısızlıkları tespit edebilir, ancak test problarından mekanik stresin en aza indirmek için tasarlanmalıdır.

Çevre Koruma Koruma Çevre Koruma

Kombi kaplamalar (aklı, silikon, poliurethane) koruyucu, nem, kirleticilerden ve nemden satılan ortaklar, ancak aynı zamanda termal mekanik davranışı da değiştirirler. Düşük sıcaklıklarda çatlaklardan kaçınmak için yeterli elastikiyetle kaplamalar seçin.

Mekanik Stres Başarısızlığının Gerçek Dünya Örnekleri

Otomotiv ECU Titreşim Başarısızları

Otomobil elektronik kontrol birimleri (ECUs) motor bloklarına monte edildi, 10 Hz'den 2 kHz'ye vibrasyon frekansları 20 g'yi aştı. Alan sık sık sık sık sık sık BGA ortaklarını gösterdi. SEM kullanarak zayıf bir tahta flexin üzerinden indirildi.

İndirIndüklenmiş Başarısızlıklar El Cihazları

Akıllı telefonlarda ve tabletlerde ortak bir başarısızlık modu, Bi ek ile kart işlemci BGA'nın ayrılmasıdır (örneğin, SAC-105 ile 0.05Ni + 0.05) Bitirme direnci önemli ölçüde yüksek oranda kırılmayan Ni-tali IMC katmanı aracılığıyla kırılır. Çalışmaları, BGA'yı tamamen satılan iyi bir şekilde satılan bir alaşımı göstermiştir.

Solder Ortak Güvenilirlik Trendleri

Elektronik toplantılar daha yüksek yoğunluk, daha yüksek işletim sıcaklıklara ve daha uzun yaşamlara doğru geliştikçe, yeni yaklaşımlar ortaya çıkıyor:

  • [FONT=0) İleride satılan alaşımlar: [Dönetici: 0 [Dönetici:0) Nano-reinforced satıldılar (karbon nanotüplerin nanopartikülleri, grafikene veya seramik parçacıkları) düksiz direnç ve mekanik güç için söz verir.
  • [FONT:0]Simulation and modeling:), Finite element analizi (FEA) şimdi, şarj altında ortak bir yaşamı tahmin etmek için ürpertici modeller dahil edebilir. Otomatik optimizasyon araçları, tasarımcılara ped geometrisini ayarlamaları ve neredeyse prototiplemeden önce tahta sertlik sağlar.
  • [FONT:0)Kondition izleme:[Dönetici:[Dönetici:0) Korumalı sensörler (örneğin, direnç temelli sağlık monitörleri) gerçek zamanlı olarak ortak bozulmaları takip edebilir, tahmin edici bakım sağlar.
  • [FONT:0)Standarts evrimi: [Dönetici: 0,4][3][3][3][/FOESD22-B110, talep edilen ortamlar için üreticilere kaliteli ürünler sunma konusunda daha gerçekçi bir ortak test yöntemleri sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Mekanik stres altında satılan ortakların başarısızlığı, elektronik toplantıların güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilir: amaçlanan yük vakaları için sağlam bir alaşım seçmek, beton konsantrasyonlarını en aza indirmek için CAD'leri sistematik olarak ele almak, tasarım geometrisi, üretim kalitesi ve işletim ortamı -mühendisler, elektronik toplantıları yansıtacak şekilde analiz edebilir.Bu makale, temel bilgileri ve mevcut uygulamaları ayrıntılı olarak ifade eder.