热循环阻力和PCB失败
关键的外卖
热循环可以把压力对导体在PCB由于热膨胀系数的不匹配。
在焊料球失败可能发生由于缺乏延展性整个锡球,使球边缘附近的骨折。
在通过热循环失败是最著名的在高纵横比通过和盲/通过埋在人类发展指数。
通过和焊点董事会需要很高的热循环阻力,防止断裂。
每个电子设备都有一个额定寿命,但过早失效仍然可以发生由于机械冲击、热冲击和振动。热循环仅仅是热模拟vibration-repeated机械应力对结构在PCB导致疲劳和失败。多次热循环后,后期的温度升高,体积膨胀可能导致机械故障。
热循环阻力并不是一个特定的物理属性,可以测量。相反,它只是一个电子设备的质量指的是其承受热循环的能力。组件有其绝对最高温度评级需要坚持,但是多次热循环会导致失败在两个PCB结构:焊料和通过。让我们看看如何在这些结构和热衰竭时你能做什么来防止它。
通过热循环阻力
通过一个结构,容易疲劳失效和断裂在热循环重复。虽然这些结构在极限温度下容易断裂,防止故障下热循环是通过机械设计。选择合适的衬底材料也艾滋病热可靠性。这些点适用于高纵横比通过和盲/通过埋在人类发展指数。
失败就像锡球可靠性、热循环过程中由于发生不匹配的CTE值铜和底物。FR4是一种各向异性材料CTE值~ 70 ppm /°C垂直于板表面;注意,这是不同于CTE值沿表面,~ 13 ppm /°C。相比较而言,铜CTE值~ 16 ppm /°C。这意味着压力主要是受到的轴通过董事会加热到高温时,见下图。
部队在一个通孔通过由于衬底的热膨胀。
上图显示了部队镀通孔通过盲人,但类似的图可以画或埋microvias。这种压力的影响取决于通过的几何形状,特别是在通过的长宽比和结构。应力集中的位置也依赖于通过沉积和电镀的方法,其中包括沉积的解决方案。
盲人和埋Microvias
盲目microvias略有薄电镀的脖子附近通过。这是主要的断裂点盲人通过表层上扩大底物通过推高的脖子。堆叠盲人和埋microvias容易骨折在接口堆放的地方。换句话说,通过埋的颈部区域可以通过上面的底部,分开生产高电阻连接或一个开放的电路。
国际杨树委员会最近发布了包含在可靠性警告IPC 6012 e标准和可靠性问题盲目和埋microvias必须评估在制造。确保生产过程可靠性,标准在ipc - tm - 650试验方法(方法2.6.27)要求测试优惠券受正常的锡膏回流概要文件,这样他们达到230°C的峰值温度或260°C,而连接到一个四线电阻探针六全回流的概要文件。只要电阻不增加超过5%在这重复的炉温,董事会可以认为有足够的热循环阻力才能投入使用。
高纵横比通过
当一个典型的通过沉积在镀通孔或掩埋的制造、电镀液进行毛细管作用。表面张力影响电镀解决方案是如何卷入时通过董事会浸在电镀溶液和铜开始沿着通过沉淀墙。如果电镀解决方案没有充分搅拌和激动在沉积过程中,铜前体被消耗得更快通过桶的中心附近由于半月板的形成。
这导致的中部地区通过桶有薄镀层比通过脖子。如果通过较大的长宽比,然后通过将铜涂层内部的薄。高温时的基质膨胀后,通过将经历更大的应力集中的中心,将更容易开裂。
这里有三种可能的解决方案,包括设计和生产:
通过使用一个较小的长宽比。长时间通过,这仅仅意味着通过直径较大。
使用PCB基板与一个CTE值接近的铜。对于一些设计,如高速设计要求低损耗层压制品,您可能需要妥协其他衬底材料属性CTE值较低。
确保您的制作者使用粘度较低存款镀铜电镀解决方案有足够的搅拌更均匀地通过桶和脖子。
焊接的可靠性
就像振动疲劳会产生机械故障在焊料球,所以可以热循环。当一个焊点的温度增长到一个很高的水平,在焊料比基质膨胀率较低,但所涉及的力量很难预测。应力集中在焊料球更容易预测,和有限元法(FEM)模型表明,应力集中在球的顶部和底部附近,导致骨折。
任何一种焊料球可以多次热循环下崩溃。
只要焊点足够强大和韧性,联合能承受多次热循环。这意味着制造商需要解决任何可以妥协焊点强度和延性的因素。包括腐蚀、润湿不足,焊锡不足等因素,只能由制造商。要确保你的制造商了解热环境在你的董事会准备生产你的设计来防止失败焊点在热循环重复。
热管理是关键
在重复循环,压力积累和消散创造潜在的疲劳失败除了应力性骨折。只要一个布局是正确设计和合格的,只要一个热管理策略是在的地方,你的董事会将有更大的热循环阻力和更长的寿命。
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