PCB技術 - 回路基板のはんだ接合強度の劣化と劣化

はんだ接合強度の劣化と劣化 回路基板

1. Aging of solder joints
After the welding is completed, はんだ継手の主合金の結晶構造は安定ではない. It will gradually increase with time to reduce the internal stress caused by many boundaries (usually the boundary is a concentration of impurities, 高エネルギー, and stable Degree is very poor). 室温でも, 一般的な共晶合金に必要な再結晶温度は実際に. 粒径が大きくなり、境界が小さくなるにつれて, 境界の不純物濃度も相対的に上昇する. はんだ接合部の疲労寿命が25 %消費されると, 国境にはマイクロボイドがある. そして、疲労寿命が40 %, それはさらに悪化し、微小亀裂が生じる, はんだ接合を弱くする.

二番目, the mismatch of CTE
Once the three members (pins, はんだ, pads) are welded with a large CTE-mismatch drop in the overall thermal expansion coefficient, はんだ接合強度の劣化が加速する, 例えば、セラミックBGA自体のCTEは/ 摂氏度, But the CTE of the サーキットボード 14 ppmです/ 摂氏度, との間の溶接強度は非常に良いことは容易ではない. 次の図は2つの明白な例を示します. 局所的なCTE不一致はしばしば起こる, 17 ppm/銅のための希土類C, 18 ppm/セラミックスのための希土類C, と20 ppm/Alloy 42のためのREAD°C, しかし、上記の全体的な不一致の効果は、もちろんわずかに小さい. 時には非常に均一なSN 63/PB 37は6 ppmの固有のCTE不整合を有する/ degree Celsius in the multi-tin area and multi-lead area (between the two).

3 .故障モードの例

(1) Cold welding

Refers to the solder paste on the PCB リフロー工程での熱不足によりボールと完全に融合しないボールフットの下で. この時に, 球面は、粗くて粒状の外観を有する, そして、ネッキングの現象も現れる. 通常, 腹の内側のボールは、より冷たい溶接される可能性が高いです.

（2）はんだパッド自体が錫に密着しない。

これは、回路基板のBGA領域におけるボールパッドの表面が異物によって汚染され、半田ペーストがボトムパッドとのはんだ付け反応を起こすことがないことを意味する。錫を食べることができない場合は、はんだペーストを溶融してボールフットで吸引して開回路を呈する。しかし，この現象はキャリアボードと吊り足の曲がりに起因することがある。PCBの裏面としてENIGを使用すると、その中のニッケル層が黒色のマットの場合、同じ望ましくない状況が生じる。

（3）ボールを落とす

BGAコンポーネントの前の失敗を参照します, 下流組立と溶接中に再加熱する, 外力で首から引き離される, 熱機械的応力に起因する. しかし, 足のパッド PCBボード are often soldered well and are rarely missing.

（4）目標を譲る

キャリアボード上にボールを植える方法の間、ボールの足はしっかり植えられませんでした、あるいは、ボールはその後外力によって打たれました、そして、ボールは認められました。このような欠点は、X線やシステムや回路のテスト（ICT）で見つかるのは簡単ですが、それが放熱や一般的な接地のためだけに使用されている場合、それは内側のボールではなく、別の問題です。

(5) Carrier board' bend and warp

実際には、将来の鉛フリーはんだの熱が大幅に増加します。大きなPCBが曲がりくねって反り、有機キャリアボード自体が反り変形を回避しないようにするだけでなく、下の図に示すように、腹部ボールの足を高さで変動させます。編集にあたって

キャリアボードのプレートはTG 180 BT樹脂でできているが、インナーパッケージに含まれるチップのCTEとは非常に異なるしたがって、あまりに多くの無鉛の熱にさらされるとき、キャリア・ボードは異常に曲がって、4つの角に終わります、そして、ボール足は伸びているように見えます、あるいは、絞首刑になる足は空気に掛かっています。溶接が強かったとしても、応力と伸びによって溶接接触面積が減少し、強度が不足し、四隅にボールピン1 / 0を配置しなくなる。大きなBGAは、この異常な現象の大部分です。

(6) Damage from external mechanical forces

The 回路基板 アセンブリまたはテスト中にしばしば偶然の損害を被る, そして、BGAが非常に大きくなるとき, また、テスト中にボールに外傷を引き起こす, これはその後のはんだ接合部の強度に影響する. あとでも PCB組み立てた, それは、まだ外部の力によって偶然に影響を受けるでしょう, 時には銅のパッドさえ PCB 表面は引き上げられ、力によって浮く. 安全側にある, 4つの角の上のベース接着剤またはさらなる角接着剤は、保証の手段として使われることができます, またはコーナーパッドの面積を増加させるか、楕円形の長いパッドに変更する. しかし, 設計者は市販の市販ソフトウェアを使用するので, だから法律は実装が容易ではない.

不十分な溶接熱

下腹部のボールに吸収された熱が不十分であると、ボール自体が液体状態に溶けないため、半田ペーストでは治癒できず、通常の平坦化と矮性の正常状態を示すことが困難となる。以下の写真は典型的な例です。