구형결합실패에대한상위5개이유

보다오래된조트신뢰성은전자시스템의설계에있어서종종골칫거리입니다。다양한요인이솔더조인트신뢰성에영향을미치며,이들중임의의것이조인트수명을크게감소시킬수있다。설계및제조프로세스동안솔더조인트실패의잠재적인원인들을정확하게식별하고완화시키는것은제품수명주기에서나중에비용이많이들고해결하기어려운문제들을방지할수있다。고려할가장일반적으로관찰되는솔더결합실패원인중일부는여기에설명되어있습니다。

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1.灌封，채운및保形涂料의의도하지않은圣레스

예를들어,어셈블리가딥코팅되면,코팅은볼그리드어레이(小袋)및쿼드플랫(扁平无铅)(QFN)과같은부품들아래로흐를것입니다。코팅은열순환동안팽창될것이며,기판으로부터부품을들어올리고,땜납조인트에인장응력을부가할수있습니다。

특정구성요소장착조건및포팅/코팅적용기술은구성요소솔더조인트-유사인장응력에대한원하지않는응력을생성할수있다。사용되는포팅/코팅의재료특성에따라,이들응력은솔더조인트피로(焊点疲劳寿命)에큰영향을주기에충분히클수있다。

포팅또는코팅을지정할때고려해야할가장중요한재료특성은유리전이온도,모듈러스및유리전이온도보다높은열팽창계수이다。유리전이온도는재료가경질/유리와유사하고부드러운것과유사한일관성사이에서전이되는온도를말한다。

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포팅의한가지일반적인문제점은예기치않은높은유리전이온도가제품디자인프로세스동안완전히이해되지않은물질과관련되는경우이다。전자포팅에사용되는일부중합체에서,탄성계수는재료가유리전이온도이하로냉각될때20배만큼증가할수있다。

열사이클이이러한재료의유리전이온도아래로연장되는경우,저온드웰동안땜납에의해경험되는응력및결과적인크리프(蠕变)균주는높은손상을입을것이다。이효과는피로수명을크게줄일수있습니다。

여기에언급된예제는포팅,코팅또는언더필의열적및기계적재료특성을완전히이해하지못한결과로발생할수있는복잡하고유해한로딩조건의일부일뿐입니다。

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코팅및포팅에대해설명하는기록된웨비나입니다。

2.예기치않은온도사이클링지수

예기치않은솔더조인트실패의또다른일반적인원인은전자시스템에의해경험되는온도사이클링파라미터들의부정확한특성이다。예를들어,온/오프주기,직사일광에대한노출,서로다른기후사이의이동및여러다른소스가인쇄회로기판어셈블리(PCBA)또는구성요소에예기치않은온도변동을추가할수있습니다。

전자시스템의가장정확한신뢰성지표를생성하려면,有限元分析(有限元分析)시뮬레이션또는실제제품자격조건을실행하기전에경험이필요한온도사이클링에대한상세한특성화가필요합니다。

万博Ansys셜록팀은布拉陶모델로피로수명예측을생성하는데성공했습니다。이모델은온도범위,체류시간및온도경사율에매우의존하는피로수명을보여주는반——경험적에너지기반모델이다。램프,드웰,최대온도및최소온도가설계또는테스트프로세스중에완전히이해되지않는경우,제품의신뢰성에영향을주는핵심요소를간과할수있습니다。

또한어셈블리에포팅또는기타중합체가포함되어있는경우위에서설명한유리전이문제가발생할위험은최대및최소온도가정확하게판별되지않는경우에증가합니다。

3.기계적과응력이벤트

기계적과응력실패는솔더조인트가기계적인이벤트(예:충격,드롭,인회로테스트,보드탈착기,커넥터삽입또는PCBA삽입)중에과도한로드를경험할때발생합니다。

과도한스트레스장애는예측하기어려운경우가많으므로예방하기어려울수있습니다。충격테스트연구는최상의솔루션은이러한실패의랜덤장애분배임을제시합니다。

Imc를따른골절

구형관절과응력실패는일반적으로금속간연결(IMC)을따라패드크레이터또는조인트골절로나타난다。패드분화구는솔더접합부(焊)의구리패드아래의라미네이트층내의크레이터(crter-shaped)크랙(crter-shaped裂纹)이다。IMC는구리패드및솔더가결합하여Cu_3.Sn또는Cu₆Sn₅를형성하는역입니다。이영역은솔더조인트의가장부서지기쉬운영역이며,이영역이오버스트레스에가장민감한영역입니다。

이러한타입의실패는전형적으로더미세한피치성분들-주로小袋——또는특히취성적층체들이사용되는경우에나타난다。패드분쇄는종종흔적골절로이어지기때문에심각한문제입니다。일반적으로벌크솔더조인트의벌크를통해발생하는피로감균열과는대조적으로,기계적인오버스트레스장애가관절골절로나타나는경우일반적으로IMC를따라발생합니다。

기계적인이벤트실패는PCB경계조건및기하학적구조에따라크게좌우될수있으므로,有限元分析는일반적으로기계적인과응력위험을예측하는것이좋습니다。복잡한로딩조건또는보드형태는다른방법으로예측하기어렵다。또한fea는변형및곡률정량화를허용합니다。

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4.Pcba과도제약조건

제한조건은보드준수를줄이고너무가까이위치한구성요소의조기솔더조인트실패를야기할수있는보드변형을작성합니다。또한마운트포인트의전체레이아웃은PCBA의가능한모드형태에직접적으로영향을미칩니다。

이들모드형상이잘이해되지않는경우,보드는높은보드변형영역에민감한구성요소를배치하는방식으로설계될수있습니다。有限元分析는사용자가다른마운팅조건을반복할수있도록하기때문에이문제를해결하기위한강력한완화도구입니다。

구성요소미러링은솔더조인트수명에부정적인영향을줄수있는또다른일반적인과제한조건입니다。미러링은pcba의양측에서유사한위치에있는두구성소의위치를나타냅니다。

제어보드및미러보드의시뮬레이션

미러링은땜납조인트에추가적인스트레스를발생시키는보드모션을제한하여구성요소의패키지준수를감소시킵니다。연구에따르면구성요소미러링은2또는3의요인으로피로수명을줄일수있음을의미합니다。

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5.결함이있는솔

위에서언급한모든완화전략은솔더조인트품질이불량한경우솔더조인트신뢰성문제를방지하지않습니다。이러한이유로엄격하게제어되는프로세스를사용하는거부가능한제조업체를사용하여pcba를구축해야합니다。

신뢰성에부정적트결함이존재합니다。제조업체품질메트릭이달성되도록pcba가필드에도달하기전에솔더접합부의교차부분및시각적검사를수행해야합니다。

IPC，连接电子工业协会는모든유형의땜납조트에대한제조준및허용기준을제공합니다。이들은일반적으로고품질의솔더조트를만들기위한업계준으로간주됩니다。

万博Ansys Sherlock납땜장애를완화하는또다른유용한도구입니다。이솔루션은신뢰성물리학과실패(PoF)기반의전자설계를제공하는자동화된설계분석소프트웨어솔루션이다。땜납피로를예측하는데도움이되는방법을학습하려면万博Ansys셜록:자동화된디자분석을읽어보십시오。

또는기록된웨비나(可靠性物理分析导论“，)를보십시오。