Kráter padů - Pad cratering - Wikipedia

Kráter padů je mechanicky indukovaná zlomenina v pryskyřici mezi měděnou fólií a vnější vrstvou laminát a tištěný spoj (PCB). Může to být uvnitř pryskyřice nebo na rozhraní pryskyřice se skleněnými vlákny.

Podložka zůstává připojena ke komponentě (obvykle a Pole s míčem, BGA) a zanechává „kráter“ na povrchu desky s plošnými spoji.

Přehled

Kráterování podložky se nejčastěji vyskytuje během dynamických mechanických událostí, jako je mechanický šok nebo ohyb desky kvůli Test obvodu (ICT), depaneling desky, nebo zasunutí konektoru.[1] Je však také známo, že v průběhu dochází k kráterování polštářků tepelný šok nebo dokonce tepelné cyklování. Náchylnost na kráterování podložky může být ovlivněna několika faktory, jako jsou: tloušťka PCB, vlastnosti laminátového materiálu PCB, velikost a tuhost součásti, umístění součásti a pájka slitina výběr mezi dalšími faktory.[2][3][4]

Testování

IPC-9708 poskytuje tři testovací metody k charakterizaci kráteru podložky komponenty a PCBA: zkouška tažením čepu, vytažení koule a smyku koule.[5] Při zkoušce tahem kolíku je kolík připájen k podložkám a tažen až do zlomeniny. Je to užitečný test pro všechny geometrie podložek a je citlivý na design desky a materiály. Zkouška vytažením kuličky je speciálně navržena pro komponenty BGA a má velkou citlivost na pájecí slitinu a tvorbu kloubů. Zkouška smykem kuliček je také specifikována pro komponenty BGA a zahrnuje stříhání pájecích koulí BGA. Tento test je obvykle nejvhodnější, ale je méně citlivý na design a materiál ve srovnání s testem na vytažení koule.[6] Ačkoli IPC-9708 specifikuje postupy pro každý typ testu, výzvou je, že nejsou definována žádná standardní kritéria pro splnění / nesplnění. Toto je považováno za specifické pro aplikaci a musí být definováno uživatelem na základě jeho požadavků na design, prostředí a spolehlivost.

Další použitelnou zkušební metodou je IPC / JEDEC-9702, což je monotónní metoda ohybu používaná k charakterizaci propojení na úrovni desky.[7] To může být relevantní pro kráterování podložky vyplývající z ohybu desky, avšak tato zkušební metoda je širší a konkrétně se nezaměřuje na režimy selhání kráterování podložky.

Testování spolehlivosti na palubě je běžným přístupem k hodnocení spolehlivosti produktu. Dobrým způsobem, jak vyhodnotit kráter podložky, je provádění teplotních cyklů, mechanických testů pádu / otřesů a vibrací. Podobně jako IPC / JEDEC-9702 to však může být nákladné a časově náročné a konkrétně se nezaměřuje na režimy selhání kráterů podložky.[8]

Detekce a analýza poruch

Během funkčního testování může být obtížné zjistit kráterování podložky. To platí zejména pro malé nebo částečné praskliny, které mohou uniknout testování a způsobit selhání latentního pole.[9] I když je zjištěna porucha součásti, diagnostika režimu selhání jako kráterování podložky může být obtížná. Konvenční nedestruktivní testování a analýza selhání techniky, jako je vizuální kontrola a Rentgenová mikroskopie nemusí problém zjistit. Elektrická charakterizace je příkladem nedestruktivní techniky, která může být užitečná, ale nemusí detekovat anomálii, pokud existuje pouze částečné praskání.

Kráterování podložky je obvykle detekováno nebo potvrzeno prostřednictvím destruktivní testování a analýza poruch, jako je barvivo a páření, akustické emise[10], průřez a Skenovací elektronová mikroskopie.

Zmírnění

Existuje několik technik zmírňování, které lze použít ke snížení rizika kráteru podložky. Vhodná metoda (metody) je často řízena omezením designu a zdrojů.

Omezení ohybu desky: Pokud je kráter způsoben mechanickým přetížením, je nejlepší technikou zmírnění obvykle omezení ohybu desky. [1][9][4]

Simulace: Modelování a simulace mohou pomoci proaktivně zabránit selhání kráterů podložky.[1][6] Relevantní příklady zahrnují selhání ICT nebo produkty s potenciálem velkých šokových událostí (tj. Přenosná elektronika). Analýza konečných prvků lze provést pomocí a fyzika selhání přístup k určení rizika přetížení a kráteru podložky. Tento proaktivní přístup dokáže rychle vyhodnotit více návrhů brzy a potenciálně se tak později vyhne nákladným změnám designu nebo záručním nákladům.

Nedostatečné vyplňování, lepení hran a vytyčování rohů: Lze přidat epoxidy a podsypové materiály, které poskytují mechanickou podporu a snižují namáhání desek a pájek během ohýbání. To je běžnější v případech, kdy je výběr součásti a návrh PCBA opraven. Mezi každou technikou existují rozdíly, díky nimž je důležité správné pochopení prostředí a aplikace.[4]

Pájecí slitina: Výběr pájecí slitiny může ovlivnit náchylnost k kráterování podložky. Kráterování podložky je obvykle považováno za událost s vysokou deformační rychlostí s minimem plížit se, nicméně stále existuje potenciál pro plasticita v pájce. Více vyhovující pájky nebo ti s nižšími výtěžek body sníží potenciál kráterování podložky poskytnutím dalšího sdílení zátěže.

Tloušťka desky a laminátový materiál: Tloušťka desky a vlastnosti laminátového materiálu, jako je Youngův modul a Koeficient tepelné roztažnosti (CTE) ovlivní náchylnost k kráterování podložky.

Redesign desky: Pokud kráterování podložky přetrvává, může být nutný redesign. To by mohlo zahrnovat změnu umístění součásti nebo úpravu mezi polštářky definované pájecí maskou (SMD) a nepájivou maskou (NSMD).

Pad Cratering Images

  • BGA podložka a pájecí koule vystavující kráter podložky.

  • Zvětšený pohled na průřez podložky BGA a pájecí koule. Dielektrikum prasklo a podložka se začala zvedat, což nakonec vytvořilo kráterování podložky.

  • Kráter podložky vlevo na desce s plošnými spoji po odtažení měděné podložky z BGA připojení.

externí odkazy

Další informace o kráterování podložek na deskách plošných spojů najdete na následujících odkazech:

Reference

  1. ^ A b C http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Preventing-Pad-Cratering-During-ICT-Using-Sherlock.pdf?hsCtaTracking=95bec082-e4c1-40d3-a379-dfe6d7a5727a%7Ce96e5f51-abc 9a2e-28a78cb24e8e
  2. ^ https://www.smtnet.com/library/files/upload/pad-cratering.pdf, PAD CRATERING: NEVIDITELNÁ HROZBA PRO ELEKTRONICKÝ PRŮMYSL, představil Jim Griffin, OEM Sales & Marketing Manage, Integral Technology
  3. ^ http://www.circuitinsight.com/pdf/test_method_pad_cratering_ipc.pdf, M. Ahmad, J. Burlingame a C. Guirguis, Validovaná zkušební metoda pro charakterizaci a kvantifikaci kráterů podložek pod podložkami BGA na deskách s plošnými spoji, Apex 2008.
  4. ^ A b C https://www.smta.org/chapters/files/uppermidwest_padcratering.pdf
  5. ^ IPC IPC-9708, Zkušební metody pro charakterizaci kráterů plošných spojů PCB
  6. ^ A b D. Xie, D. Shangguan a H. Kroener, „Pad Cratering Evaluation of PCB“, APEX 2010, Las Vegas, NA.
  7. ^ IPC / JEDEC-9702: Monotónní ohybová charakteristika propojení na úrovni desky
  8. ^ Kráterování podložek: Posouzení rizik dlouhodobé spolehlivosti, Denis Barbini, Ph.D., AREA Consortium, http://www.meptec.org/Resources/23%20-%20Universal%20Instruments.pdf
  9. ^ A b http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Webinar%20Slides%20for%20YouTube/Avoiding-Pad-Cratering-and-Cracked-Capacitor-Webinar.pdf
  10. ^ Nový přístup k včasné detekci selhání kráterů plošných spojů, Anurag Bansal, Gnyaneshwar Ramakrishna a Kuo-Chuan Liu, Cisco Systems, Inc., San Jose, CA, https://pdfs.semanticscholar.org/4008/a780824029d65803614ff2badb23e31929de.pdf?_ga=2.178646691.640690740.1508535388-688246373.1508535388