Laaduntarkastusmenetelmät juotosliitoksille PCB -kokoonpanossa: Sähkö- ja mekaanisen luotettavuuden varmistaminen
Juotosliitokset ovat kriittisiä PCB -toiminnallisuudelle, jotka toimivat komponenttien sähköyhteytenä ja mekaanisina ankkureina. Viat, kuten kylmät nivelet, tyhjiöt tai sillat, voivat johtaa ajoittaisiin vikoihin tai täydelliseen laitteen toimintahäiriöön. Tehokkaat tarkastusmenetelmät ovat välttämättömiä näiden kysymysten tunnistamiseksi varhaisessa vaiheessa. Alla on avaintekniikoita juotosliitoksen laadun arvioimiseksi, visuaalisten, mikroskooppisten ja tuhoamattomien lähestymistapojen kattamiseksi.
Visualitarkastus: Pintatason vikojen perustiedot
Visualintarkastus on ensimmäinen puolustuslinja juotosten nivelten laadunvalvonnassa, joka luottaa koulutettuihin operaattoreihin tai automatisoituihin järjestelmiin ilmeisten vikojen tunnistamiseksi. Tämä menetelmä käsittää juotosliitosten tutkimisen suurennuksella, tyypillisesti 10x - 20 -kertaisesti, epäsäännöllisyyksien, kuten riittämättömien juotosten (kuivien nivelten), ylimääräisten juotosten (juotospallot tai siltojen) tai väärin kohdistettujen komponenttien tarkistamiseksi. Oikea valaistus on ratkaisevan tärkeää pinnan tekstuurien ja vastakohtien korostamiseksi, mikä mahdollistaa halkeamien tai huonon kostutuksen havaitsemisen, jos juotos ei tartu tasaisesti tyynyihin tai johdoihin.
Laadun tärkeimpiä visuaalisia indikaattoreita ovat sileä, kovera fileen muoto, joka osoittaa oikean juotosvirtauksen ja tarttuvuuden. Kurva tai epäsäännöllinen filee voi merkitä riittämätöntä lämpöä reflowin tai saastumisen aikana tyynyn pinnalla. Komponenttijohdot tulisi keskittyä tyynyihin, joissa ei ole näkyviä aukkoja, koska väärinkäyttö voi aiheuttaa jännityspisteitä lämpösyklin tai mekaanisen tärinän aikana. Vaikka visuaalinen tarkastus on nopeaa ja kustannustehokasta, se rajoittuu pintatason virheisiin eikä pysty havaitsemaan sisäisiä tyhjiöitä tai maanpinnan halkeamia.
Röntgentarkastus: Piilotettujen vikojen paljastaminen monimutkaisissa kokoonpanoissa
röntgenkuvaus on välttämätöntä, kun tarkastavat juotosliitokset tiheissä tai monikerroksisissa PCB-yhdisteissä, joissa komponentit tai itse hallitus estää visuaalista pääsyä. Tämä tuhoava tekniikka tunkeutuu materiaaleihin, mikä mahdollistaa sisäisten rakenteiden, kuten palloverkkoaryhmien (BGA), nelikulmaisten no-liemien (QFN) tai reikäViasin kautta. Röntgenkuvat korostavat tyhjiöitä-air-taskut, jotka ovat loukussa juotosliitoksissa-jotka voivat vähentää mekaanista lujuutta ja lämmönjohtavuutta, mikä johtaa ennenaikaiseen vikaantumiseen stressin alla.
Tyhjöjen prosenttiosuus on kriittinen mittari; Teollisuusstandardit määrittelevät usein kynnysarvot (esim. Alle 25% tyhjennys BGA -nivelissä) luotettavuuden varmistamiseksi. Röntgenjärjestelmät havaitsevat myös vierekkäisten tapien tai tyynyjen välillä, jotka eivät välttämättä ole näkyvissä ulkoisesti, mutta voivat aiheuttaa oikosulkuja. Advanced Systems käyttää tietokonetomografiaa (CT) juotosliitoksen 3D -mallien luomiseen, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisen analyysin äänenvoimakkuuden, muodon ja kohdistamisen. Röntgentarkastus vaatii kuitenkin erikoistuneita laitteita ja koulutettuja henkilöstöä tulkitsemaan kuvia tarkasti, mikä tekee siitä sopivamman arvon arvon tai turvallisuuskriittisten sovellusten kanssa.
Sähkötestaus: Toimintojen todentaminen jatkuvuuden ja eristystarkistuksen avulla
Sähkötestaus vahvistaa, että juotosliitokset tarjoavat luotettavia sähköliitäntöjä ilman tahattomia reittejä. Jatkuvuustestaustarkastukset avoimien piirien varalta levittämällä alhaisen jännitteen virran kytkettyjen pisteiden välillä, kuten komponenttijohto ja sen vastaava tyyny. Jatkuvuuden puute osoittaa viallisen nivelen, jota usein aiheuttavat riittämättömän juote- tai säröillä olevan yhteyden. Eristämistestaus, päinvastoin, varmistaa, että vierekkäisten jälkien tai tyynyjen välillä ei ole shortseja mittaamalla vastus; Arvot määritetyn kynnyssignaalin silta- tai saastumisen alapuolella.
Piirin sisäinen testaus (ICT) ja lentävä koettimen testaus ovat yleisiä sähköisiä menetelmiä suuren määrän tuotantoon. ICT käyttää räätälöityjä kiinnikkeitä koettimien kanssa testipisteiden kanssa samanaikaisesti tarjoamalla nopeaa, kattavaa kattavuutta, mutta vaatii etukäteen ottelun suunnittelukustannuksia. Lentävät koettimen testaajat, jotka on varustettu siirrettävillä koettimilla, ovat joustavampia pienillä tilavuuksilla tai prototyyppikokoonpanoilla, vaikkakin hitaammat peräkkäisen testauksen vuoksi. Sähkötestaus yhdistetään usein muihin menetelmiin, koska se vahvistaa toiminnallisuuden, mutta ei tunnista mekaanisia vikoja, kuten heikkoja niveliä tai tyhjiöitä, jotka eivät ehkä vielä vaikuta johtavuuteen.
Mikroskooppinen analyysi: Nivelen eheyden mikroskooppisen tarkastusten korkearesoluutioinen
tutkimus tarjoaa yksityiskohtaisen analyysin juotosten nivelen mikrorakenteesta, paljastaen paljaalle silmään näkymättömät viat tai tavanomainen suurennus. Skannauselektronimikroskopia (SEM) tarjoaa korkean resoluution kuvantamisen (nanometriasteikkoon saakka) metallien välisten yhdisteiden (IMC) paksuuden havaitsemiseksi, mikä vaikuttaa nivelten kestävyyteen. Ohut, tasainen IMC -kerros osoittaa asianmukaisen juottamisen, kun taas liiallinen kasvu voi tehdä nivelistä hauraita. SEM tunnistaa myös mikrohalkeamat tai delamination juotos-pad-rajapinnalla, joka voi levittää lämpö- tai mekaanisella jännityksellä.
Optinen mikroskopia, vaikka se on alhaisempi resoluutio kuin SEM, on helpommin saatavissa rutiinitarkastukseen. Siinä tutkitaan nivelten pinnan, kostutuskulmia ja flux -jäämien läsnäoloa, jotka voivat syövyttää niveliä ajan myötä, jos niitä ei puhdisteta kunnolla. Poikkileikkausanalyysi sisältää juotosliitoksen leikkaamisen ja sen kiillottamisen mikroskooppista tutkimusta varten, mikä tarjoaa käsityksen sisäisestä tyhjyyden jakautumisesta tai kerroksen erotuksesta. Tämä tuhoisa menetelmä on tyypillisesti varattu epäonnistumisanalyysille tai tutkimukselle tuotantolinjan testaamiseksi.
Lämpöpyöräily ja mekaaninen testaus: reaalimaailman jännitysolosuhteiden simulointi
pitkän aikavälin luotettavuuden validoimiseksi, juotosliitokset läpikäyvät kiihdytettyä elämätestausta, joka jäljittelee operatiivisia stressit, kuten lämpötilan vaihtelut ja mekaaninen värähtely. Lämpöpyöräilykohteet PCB: t toistuvaan lämmitykseen ja jäähdytykseen äärimmäisten lämpötilojen välillä (esim. -40 ° C -125 ° C), mikä aiheuttaa materiaalien laajentumisen ja supistumisen. Voidien tai heikkojen IMC -kerrosten kanssa tehdyt liitokset murtavat todennäköisemmin tämän jännityksen alla, mikä johtaa sähköhäiriöön. Seurantavastusmuutokset pyöräilyn aikana auttaa ennustamaan nivelten elinkaaren.
Mekaaninen testaus arvioi nivelvoimaa fyysisessä voimassa, kuten veto- tai leikkauskokeet. Nämä testit mittaavat komponentin lyijyn irrottamiseen tarvittavan voiman sen tyynystä, korkeammat arvot osoittavat parempaa tarttuvuutta. Pinta-asennettavien laitteiden (SMDS) leikkaustestaus arvioi juotos- ja komponenttipäätteiden välistä sidosta, kun taas Pull-testaus arvioi koko nivelen eheyden. Näiden testien tiedot antavat suunnittelupäätöksiä, kuten tyynyn geometriaa tai juotosseosvalintaa, kestävyyden parantamiseksi korkean värähtelyympäristöissä, kuten auto- tai ilmailu- ja ilmailu-
Integroimalla visuaalinen, röntgen-, sähkö-, mikroskooppinen ja stressitestausmenetelmät valmistajat voivat arvioida juotosten nivelen laatua kattavasti. Jokainen tekniikka käsittelee tiettyjä vikatyyppejä, varmistaen, että virheet havaitaan ja ratkaistaan ennen kuin tuotteet saavuttavat loppukäyttäjien, mikä parantaa luotettavuutta ja vähentää kenttävirheitä.
