電路板的主要組裝故障機(jī)構(gòu)有哪些？
2020-05-19 12:01:49
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?熱所導(dǎo)致的故障-這方面以電鍍通孔故障是最典型的范例
?機(jī)械性的故障
?化學(xué)性的故障-樹枝狀金屬結(jié)構(gòu)的成長(zhǎng)是最典型的范例
電路板會(huì)受到各種熱應(yīng)力中，這些可能是延長(zhǎng)曝露在高溫下或是重覆性溫度循環(huán)，都可能導(dǎo)致電路板故障。最重要的熱應(yīng)力來源是：
?印刷電路板制造中的熱沖擊與熱循環(huán)：熱沖擊一般定義為溫度升降速度高于?30度/秒，但還是包含任何夠快的升降速率狀態(tài)，溫度差異扮演著重要的角色，例如：止焊漆聚合及噴錫。
?印刷電路板組裝中的熱沖擊與循環(huán)：例如：膠液聚合、回焊、波焊以及重工使用恪鐵、熱風(fēng)處理、融熔焊錫槽沾錫等
?運(yùn)作中的周遭環(huán)境熱循環(huán)，例如：從室內(nèi)到室外的溫差，或是地面到大氣層間的溫差，也可能是產(chǎn)品殼內(nèi)高功率電子零件的熱散失
受到這些熱應(yīng)力加速的主要電路板故障機(jī)構(gòu)是，電鍍通孔破裂、基材爆板剝離。鍍通孔是電路板受到熱循環(huán)最易受傷的部分，也是最頻繁導(dǎo)致電路板運(yùn)作中故障的位置。鍍通孔包含安裝零件孔及電氣連結(jié)孔，右上圖所示為一般通孔容易發(fā)生故障的位置。
多數(shù)有機(jī)樹脂基材是非等向性的，在高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg時(shí)具有高膨脹系數(shù)（CTE)，在通孔厚度（Z)方向特別明顯。因?yàn)闇囟瘸^Tg，膨脹系數(shù)爬升特別明顯，比較多的熱循環(huán)會(huì)導(dǎo)致Z方向較大應(yīng)變，特別是在鍍通孔位置。鍍通孔功能類似鉚釘會(huì)阻礙膨脹行為，但是銅孔壁受到應(yīng)力可能會(huì)破裂而導(dǎo)致電氣故障。下圖幫助過高的溫度在孔壁上增加的相關(guān)應(yīng)變，故障可能發(fā)生在單一循環(huán)或者發(fā)生在逐步老化破裂模式。
對(duì)于高縱橫比通孔的重覆熱沖擊測(cè)試，從室溫到電路板制造（例如：噴錫）、組裝回焊溫度（220-250°C )及再度的回焊、波焊、重工等，經(jīng)過了接近十次或略少的熱循環(huán)，就時(shí)常會(huì)聽到故障問題發(fā)生。
以物理角度來看，到達(dá)故障的熱循環(huán)數(shù)會(huì)受到循環(huán)強(qiáng)加的應(yīng)變以及銅抗老化能力所影響，這些因素都受到一些環(huán)境、材料及制造參數(shù)所控制。低循環(huán)（Low-Cycle )金屬老化，這個(gè)狀態(tài)多數(shù)應(yīng)變是塑性應(yīng)變。當(dāng)使用高循環(huán)老化測(cè)試時(shí)，這種關(guān)系會(huì)明顯的低估在運(yùn)作中發(fā)生重覆熱循環(huán)的使用壽命。
到目前為止，這些故障模式的模擬都只能幫助篩選產(chǎn)品的質(zhì)量，無法完全呈現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品的狀態(tài)，因此選用的測(cè)試方法要搭配實(shí)際產(chǎn)品需求以免產(chǎn)生誤判。
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