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Tecnologia PCBA

Tecnologia PCBA - Analisi del meccanismo di guasto alla fatica del giunto saldatore SMT

Tecnologia PCBA

Tecnologia PCBA - Analisi del meccanismo di guasto alla fatica del giunto saldatore SMT

Analisi del meccanismo di guasto alla fatica del giunto saldatore SMT

2023-01-09
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Author:iPCB

Come il Montaggio PCB La densità dei prodotti elettronici diventa sempre più elevata, la dimensione dei giunti saldati che svolgono la funzione di collegamento meccanico ed elettrico diventa sempre più piccola, e il guasto di qualsiasi giunto di saldatura può causare il guasto complessivo di dispositivi e sistemi. Pertanto, L'affidabilità dei giunti di saldatura è una delle chiavi per l'affidabilità dei prodotti elettronici. In pratica, il guasto delle giunture di saldatura è solitamente causato dall'interazione di vari fattori complessi. Diversi ambienti di utilizzo hanno diversi meccanismi di guasto. I principali meccanismi di guasto dei giunti di saldatura includono l'insufficienza termica, guasto meccanico e guasto elettrochimico.

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Il guasto termico è principalmente guasto a fatica causato dal ciclo termico e dallo shock termico, e il guasto causato da alte temperature è incluso anche. A causa della mancata corrispondenza del coefficiente di espansione termica tra i componenti montati in superficie, Scheda PCB e saldatura, quando la temperatura ambiente cambia o il componente stesso si riscalda, il giunto di saldatura genererà sollecitazioni termiche dovute all'incoerenza del coefficiente di espansione termica tra il componente e il substrato, e il cambiamento periodico di stress porterà a fatica termica fallimento del giunto di saldatura. Il meccanismo principale di deformazione di guasto a fatica termica è creep. Quando la temperatura supera la metà della temperatura del forno, Il creep diventa un importante meccanismo di deformazione. Per giunti saldati al piombo di stagno, anche a temperatura ambiente, ha superato la metà della temperatura del punto di fusione. Pertanto, Il creep diventa il principale meccanismo di guasto alla fatica della deformazione termica durante il ciclo termico.


Rispetto al ciclo termico, il guasto causato dallo shock termico è causato dal grande sforzo supplementare portato ai componenti da diversi tassi di aumento della temperatura e tassi di raffreddamento. Durante il ciclo termico, si può considerare che la temperatura di ogni parte del componente è completamente coerente; In condizioni di shock termico, a causa dell'influenza di vari fattori come calore specifico, massa, struttura e modalità di riscaldamento, la temperatura di ogni parte del componente è diversa, generando così ulteriore stress termico. Lo shock termico può causare molti problemi di affidabilità, come affaticamento del punto di sudore in sovraccarico, guasto della corrosione e guasto dei componenti causato da crepe nell'area di rivestimento. Lo shock termico può anche portare a forme di guasto che non si verificano durante cicli termici lenti.


Il guasto meccanico si riferisce principalmente al sovraccarico e all'invecchiamento dell'impatto causato da shock meccanico e guasto meccanico a fatica causato da vibrazioni meccaniche. Quando i componenti del circuito stampato sono sottoposti a flessione, agitazione o altre sollecitazioni, Può verificarsi un guasto dell'articolazione della saldatura. Quando i componenti del circuito stampato sono sottoposti a flessione, agitazione o altre sollecitazioni, Può verificarsi un guasto dell'articolazione della saldatura. In generale, Giunti saldatori sempre più piccoli sono l'anello più debole dell'assemblaggio. Tuttavia, quando collega componenti con strutture flessibili come pin a PCB, i perni possono assorbire qualche stress, quindi i giunti di saldatura non sopporteranno molto stress. Tuttavia, quando si assemblano componenti non pin, soprattutto per grandi dimensioniBGA dispositivi, quando i componenti sono sottoposti ad impatto meccanico, come caduta e PCB sottoposti a maggiore impatto e flessione nelle successive apparecchiature e procedure di prova, e la rigidità dei componenti è relativamente forte, i giunti di saldatura sopporteranno maggiore stress. Soprattutto per prodotti elettronici portatili saldati senza piombo, a causa delle loro piccole dimensioni, peso leggero e facile scorrimento, hanno maggiori probabilità di collidere e cadere durante l'uso. Rispetto alla tradizionale saldatura di stagno di piombo, La saldatura senza piombo ha un modulo elastico più elevato e altre caratteristiche fisiche e meccaniche differenti, che rendono i giunti di saldatura privi di piombo meno resistenti agli urti meccanici. Pertanto, Occorre prestare attenzione all'affidabilità dei prodotti elettronici portatili senza piombo e all'impatto di caduta. Quando la parte di saldatura è sottoposta a sollecitazioni meccaniche ripetute generate da vibrazioni, porterà a affaticamento dei giunti di saldatura. Anche se questo stress è molto inferiore al livello di stress della resa, può anche causare affaticamento dei materiali metallici. Dopo un gran numero di cicli di vibrazione di piccola ampiezza e ad alta frequenza, si verificherà un guasto all'affaticamento delle vibrazioni. Anche se ogni ciclo di vibrazione ha pochi danni al giunto di saldatura, Si verificheranno crepe al giunto di saldatura dopo molti cicli. Con il passare del tempo, Le crepe si diffonderanno anche con l'aumento del numero di cicli. Questo fenomeno è più grave per giunti saldati di componenti non pin.


Il guasto elettrochimico si riferisce al guasto causato dalla reazione elettrochimica a determinate temperature, condizioni di umidità e tensione di polarizzazione. Le principali forme di guasto elettrochimico sono: ponti causati da inquinanti ionici conduttivi, crescita della dendrite, Crescita conduttiva del filo dell'anodo e baffi di stagno. Residui ionici e vapore acqueo sono gli elementi principali del guasto elettrochimico. Gli inquinanti ionici conduttivi lasciati sul PCB possono causare un ponte tra i giunti di saldatura. Soprattutto in ambienti umidi, I residui ionici possono muoversi attraverso il metallo e le superfici isolanti per formare cortocircuiti. Gli inquinanti ionici possono essere generati in molti modi, comprese le paste di saldatura e i residui di flusso in Produzione di PCB processo, inquinamento manuale e inquinanti nell'atmosfera. Sotto l'influenza combinata del vapore acqueo e della tensione di polarizzazione CC bassa corrente, a causa della migrazione di metallo da un conduttore ad un altro causata dall'elettrolisi, Cresceranno dendriti metallici a forma di rami e felci. La migrazione dell'argento è la più comune. Rame, stagno e piombo sono anche vulnerabili all'influenza della crescita della dendrite, ma sono più lenti della crescita della dendrite d'argento. Come altri metalli, questo meccanismo di guasto può portare a cortocircuito, perdite elettriche e altri guasti elettrici. La crescita del filo conduttivo dell'anodo è un caso speciale di crescita della dendrite. Il trasporto ionico attraverso l'isolante e diversi conduttori provoca la crescita di filamenti metallici sulla superficie dell'isolante, che può causare cortocircuito di linee conduttive adiacenti. I baffi di latta si riferiscono a baffi come singoli cristalli di latta che crescono sulla superficie del rivestimento di stagno sotto l'azione di macchinari, umidità e ambiente durante lo stoccaggio a lungo termine e l'uso dei dispositivi su PCBA.