找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

电巢直播8月计划
查看: 293|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

[仿真讨论] 隐藏的PCB可靠性问题,就在你身边!中招了没?

[复制链接]

111

主题

124

帖子

1273

积分

四级会员(40)

Rank: 4Rank: 4Rank: 4Rank: 4

积分
1273
跳转到指定楼层
1#
发表于 2016-3-15 16:50 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

EDA365欢迎您!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
本帖最后由 alexwang 于 2018-7-3 11:07 编辑 ) |* g" P4 B$ F) X3 ^
3 N! G4 z9 F* b, w' y& j2 o1 n6 x- `# v) ~
隐藏的PCB可靠性问题,就在你身边!中招了没?

8 x$ d, ]# T  V0 K0 c4 H4 `. k% J. o, `7 v: ^+ [; Z& Y
! ?% @( i. e, o6 V2 Z5 D8 c
: V: Q2 i* T- q- W! N' |

0 a1 }$ `5 N3 r: `, P* {前言
5 \" ?1 m" s1 g5 t1 X
         在PCB行业验收标准IPC-6012C中,只有三个章节的试验牵涉到可靠性方面的要求,主要是介质耐电压、湿热绝缘电阻(MIR)和热冲击(Thermal Shock),前两者主要评估板材可靠性,后者主要评估电镀铜可靠性。
热冲击试验来源于IPC-6012C 3.10.8章节的要求,依照IPC-TM-650 测试方法2.6.7.2测试,一般常用FR4材料的PCB选用条件D,在经过高低温循环100次之后,第一次高温电阻和最后一次高温电阻的变化率不能超过10%,并且试验后做显微剖切的镀覆孔完整性合格。
" x4 i3 ^/ S+ M6 |
==================================
       IPC定义的热冲击(ThermalShock)试验,其与封装业JEDEC的温度循环试验(TCT)类似,但与JEDEC的热冲击试验(TST)有差异,因为IPC的热冲击试验(TS)和JEDEC的温度循环试验(TCT),都是基于空气传热的,而JEDEC的热冲击试验(TST)是基于液体传热的,其温度转换速率远远高于空气传热,故如果客户要求测试TS时,还是需要确定所依据的标准和试验条件。

& p+ R7 e0 c$ z/ N( t' B% k4 t
      JEDEC原为美国电子工业协会EIA之下属团体,现已独立出来成为IC封装业的专门组织,曾就有机IC载板与半导体成品之品检与可靠度试验订定许多规范,其涉及到温度循环方面最常见的两个试验如下:
9 ?; K- j! ?4 T+ m
     TCT:参考标准JESD22-A104E,两箱式Air to Air温度循环试验(Temperature Cycling Test),共有13种高低温匹配与4种留置时间CycleTime(1、5、10、15分钟)的级别对应,以供用户参考,如下图2和图3所示:

8 Q. Q: k3 B+ @5 {* O( T
/ Y9 Y5 I. a) g' i
TST:参考标准JESD22-A106B,两槽式Liquid to Liquid高低温液体中之循环试验,特称为Thermal ShockTest热冲击试验,试验条件如下图4所示:

8 n) G" i7 z1 @3 b# Z
不管是TCT或是TST试验,其试验时间都是很长的,而IST时间明显小于TCT和TST,常见的温度循环测试曲线如图5所示,由图可以看出,液冷式的TST试验,高低温转换速率是最大的,IST其次,TCT最小,而高低温转换速率越大,其对材料的冲击也随之增加,也就更容易失效:

1 [$ ?+ e- P. k4 a. q
IST试验虽然试验时间最短,但其也有不足之处,它的高低温温差是最小的,温差决定了测试样品的工作温度范围,温差越大,代表样品能工作在更高或更低的温度,如图6所示:
IST因为测试时间短,温度转换速率大,对测试样品的疲劳老化影响也较大,故可以使试样早早发生失效,比对图7的IST失效数据和图8的TCT失效数据,可见在相同的条件下,IST试验很早就发生的失效:

# I7 Y' {; k$ G7 X$ S. Q/ a* Z' e
==================================
在PCB的各种温度循环试验中,其主要失效机理是因为板材的Z轴CTE远远高于孔铜的CTE,在温度剧烈变化的过程中,各种应力集中处容易被Z轴膨胀拉断,常见的失效模式见图9所示:

4 n5 Y0 ~: a7 m% A. _3 F9 {

" P8 j- |9 e) D8 H& A; d
3 z3 [" G6 ^% Z7 d- D* n# T一些常见失效切片分析如下:
* w7 C6 l8 b# [/ c
1、电镀铜延展性不佳或板材Z-CTE较大,造成孔中间的孔铜全周拉断且断口较大,如图10所示:
2 S1 G8 [* s6 [8 _( l
4 i% P, m4 x# _9 {+ k. j) J' V' R
2、金属疲劳产生的微裂,呈45°斜向微裂,常沿着晶格出现,经常裂在玻纤与树脂交界处的铜壁,孔铜开裂附近之部份基材也有微裂,如图11所示:
5 h. B' L5 H, Z/ V' N8 g& ~+ w( G
3、孔角断裂,主要是应力移往板面并出现杠杆式伸缩,金属疲劳和应力集中引起,如图12所示:
8 C" s" H+ p3 i5 J! z- s$ b, V
: n; v/ |& w! y6 T5 L6 T
4、孔壁和孔环的拉裂,拉裂的孔环呈Z方向的走位,其主要是多次焊接高温或材料Z-CTE较大造成, 如图13所示:
, L: @' Y# b1 i2 I" |% {; s
5、孔环铜箔的断裂,钻孔钉头再结晶后铜箔弱化,在疲劳试验中被拉裂,如图14所示:
: j- T) k+ s: V( l) f4 h, j# V, G1 G
6、盲孔与底垫分离,主要是底垫铜面出现钝化膜,或热应力较大(回流曲线热量较高、多次焊接、局部过热)造成,如图15所示:

4 D2 O1 Y6 S" Y$ p+ {
6、盲孔根部断裂,主要是电镀药水老化或杂质较多,造成镀铜质量下降,低电流处结晶疏松造成,如图16所示:

; \3 v5 C; R& ?* j9 R3 R! t7 @/ K8 z' U

- l4 C6 N' |4 B& b7 f
分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空间QQ空间 腾讯微博腾讯微博 腾讯朋友腾讯朋友 微信微信
收藏收藏 支持!支持! 反对!反对!
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

推荐内容上一条 /1 下一条

巢课

关于我们|手机版|EDA365 ( 粤ICP备18020198号 )

GMT+8, 2025-6-13 05:44 , Processed in 0.065155 second(s), 34 queries , Gzip On.

深圳市墨知创新科技有限公司

地址:深圳市南山区科技生态园2栋A座805 电话:19926409050

快速回复 返回顶部 返回列表