Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Коврик кратеры являются механически индуцированной трещиной в смоле между медной фольгой и наружным слоем из стекловолокна в виде печатной платы (PCB). Он может находиться внутри смолы или на границе раздела смола и стекловолокно.

Контактная площадка остается подключенной к компоненту (обычно Ball Grid Array , BGA) и оставляет «кратер» на поверхности печатной платы.

Обзор [ править ]

Краски на контактных площадках чаще всего возникают во время динамических механических событий, таких как механический удар или изгиб платы из -за внутрисхемных испытаний (ICT), снятия панелей с платы или вставки разъема. [1] Однако известно, что кратер на подушке может происходить во время теплового удара или даже термоциклирования . Восприимчивость к колодке кратерам может быть влиянием несколько факторов , такие как: толщина печатной платы, PCB ламинат свойств материала, размера компонентов и жесткость, компонента местоположения и припой сплава выбор среди других факторов. [2] [3] [4]

Тестирование [ править ]

IPC-9708 предоставляет три метода испытаний для определения кратера на контактных площадках компонента и печатной платы: испытание на растяжение штифта, натяжение шарика и испытание шарика на сдвиг. [5] В испытании на вытягивание штифта штифт припаивается к контактным площадкам и вытягивается до разрушения. Это полезный тест для колодок любой геометрии, он чувствителен к конструкции и материалам платы. Испытание на отрыв шарика специально разработано для компонентов BGA и имеет большую чувствительность к припою и образованию соединений. Испытание на сдвиг шарика также предусмотрено для компонентов BGA и включает в себя сдвиг шариков припоя BGA. Этот тест обычно наиболее удобен, но менее чувствителен к конструкции и материалам по сравнению с испытанием на отрыв шарика. [6]Хотя IPC-9708 определяет процедуры для каждого типа теста, проблема заключается в том, что не определены стандартные критерии прохождения / отказа. Это рассматривается как зависящее от приложения и должно определяться пользователем в зависимости от его требований к конструкции, среде и надежности.

Другой применимый метод тестирования - это IPC / JEDEC-9702, который представляет собой метод испытания на монотонный изгиб, используемый для определения характеристик межсоединений на уровне платы. [7] Это может иметь отношение к образованию трещин на контактных площадках в результате изгиба платы, однако этот метод испытаний является более широким и не фокусируется конкретно на режимах разрушения контактных площадок.

Тестирование надежности на уровне платы - это распространенный подход к оценке надежности продукта. Проведение испытаний на циклическое изменение температуры, механических падений / ударов и вибрации - хороший способ оценить образование кратеров на контактных площадках. Однако, как и в случае с IPC / JEDEC-9702, это может быть дорогостоящим и затратным по времени и не фокусируется конкретно на режимах разрушения контактных площадок. [8]

Обнаружение и анализ отказов [ править ]

Кратер на подушке бывает трудно обнаружить во время функционального тестирования. Это особенно верно в случае небольших или частичных трещин, которые могут не пройти испытания и вызвать скрытые сбои в полевых условиях. [9] Даже если обнаружен отказ компонента, диагностика режима отказа как кратера колодки может быть затруднена. Обычные методы неразрушающего контроля и анализа отказов , такие как визуальный осмотр и рентгеновская микроскопия, могут не выявить проблему. Электрическая характеристика является примером неразрушающего метода, который может быть полезен, однако он может не обнаруживать аномалию, если есть только частичное растрескивание.

Как правило, кратер на подушке обнаруживается или подтверждается с помощью разрушающих испытаний и анализа отказов, таких как окрашивание и посторонние предметы, акустическая эмиссия, поперечное сечение [10] и сканирующая электронная микроскопия .

Смягчение [ править ]

Существует несколько методов смягчения последствий, которые можно использовать для снижения риска образования кратеров на контактных площадках. Подходящий метод (ы) часто определяется конструктивными ограничениями и ограничениями ресурсов.

Ограничение изгиба платы: если кратер возникает из-за механического перенапряжения, то ограничение изгиба платы, как правило, является лучшим методом смягчения последствий. [1] [9] [4]

Моделирование. Моделирование и имитация могут помочь заранее избежать отказов площадок от образования кратеров. [1] [6] Соответствующие примеры включают отказы ИКТ или продукты, которые могут привести к сильным ударам (например, портативная электроника). Анализ методом конечных элементов может быть выполнен с использованием подхода физики отказов для определения риска перенапряжения и образования кратеров на подушке. Такой упреждающий подход позволяет быстро оценить несколько проектов на раннем этапе, потенциально избегая дорогостоящих изменений конструкции или затрат на гарантийное обслуживание в дальнейшем.

Незаполнение, склеивание кромок и угловая разметка: могут быть добавлены эпоксидные смолы и материалы для недозаполнения для обеспечения механической поддержки и уменьшения деформации платы и припоя во время изгиба. Это чаще встречается в случаях, когда выбор компонентов и конструкция печатной платы фиксированы. Между каждым методом есть различия, поэтому важно правильное понимание среды и приложения. [4]

Сплав припоя: выбор сплава припоя может повлиять на склонность к образованию кратеров на контактных площадках. Как правило, образование кратеров на контактных площадках считается событием с высокой скоростью деформации с минимальной ползучестью , однако в припое все еще сохраняется возможность пластичности . Более податливые припои или припои с более низким пределом текучести снизят вероятность образования кратеров на контактных площадках, обеспечивая дополнительное распределение нагрузки.

Толщина платы и ламинат: толщина платы и свойства ламината, такие как модуль Юнга и коэффициент теплового расширения (CTE), будут влиять на склонность к образованию кратеров на подушке.

Редизайн платы: если трещины на колодке не исчезнут, может потребоваться перепроектирование. Это может включать в себя изменение расположения компонентов или регулировку между контактными площадками, определенными для паяльной маски (SMD), и контактными площадками без паяльной маски (NSMD).

Изображения кратеров на подушке [ править ]

  • Контактная площадка BGA и шарик припоя с трещинами на контактной площадке.

  • Увеличенное изображение поперечного сечения контактной площадки BGA и шарика припоя. Диэлектрик треснул, и площадка начала подниматься, в конечном итоге образовав кратер на подушке.

  • Воронка на контактной площадке осталась на печатной плате после того, как была удалена медная контактная площадка из соединения BGA.

Внешние ссылки [ править ]

Дополнительную информацию о кратерах контактных площадок на печатных платах можно найти по следующим ссылкам:

  • http://www.smtnet.com/Forums/index.cfm?fuseaction=view_thread&Thread_ID=13953
  • http://www.pcb007.com/pages/zone.cgi?a=51651&_pf_=1 [ постоянная мертвая ссылка ]
  • http://www.ipc.org/de/ContentPage.aspx?pageid=IPC-ehrt-Best-Papers-an-der-IPC-APEX-EXPO
  • http://integral-hdi.com Интегральная технология
  • http://integral-hdi.com/news/2010/11/next-generation-electronic-materials- Блог об образовании кратеров на площадках Integral Technology.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Preventing-Pad-Cratering-During-ICT-Using-Sherlock.pdf?hsCtaTracking=95bec082-e4c1-40d3-a379-dfe6d7a5727a%7Ce96e5f abc5-4c7a-9a2e-28a78cb24e8e
  2. ^ https://www.smtnet.com/library/files/upload/pad-cratering.pdf , PAD CRATERING: НЕВИДИМАЯ УГРОЗА ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ, Представлено Джимом Гриффином, отделом продаж и маркетинга OEM, Integral Technology
  3. ^ http://www.circuitinsight.com/pdf/test_method_pad_cratering_ipc.pdf , М. Ахмад, Дж. Бурлингейм и К. Гиргуис, Подтвержденный метод испытаний для определения характеристик и количественной оценки кратеров на контактных площадках под контактными площадками BGA на печатных платах, Apex 2008.
  4. ^ а б в https://www.smta.org/chapters/files/uppermidwest_padcratering.pdf
  5. ^ IPC IPC-9708, Методы испытаний для определения характеристик кратеров на печатной плате
  6. ^ a b Д. Се, Д. Шангуань и Х. Кроенер, «Оценка кратеров печатных плат», APEX 2010, Лас-Вегас, штат Северная Каролина.
  7. ^ IPC / JEDEC-9702: Характеристика монотонного изгиба межкомпонентных соединений на уровне платы
  8. ^ Кратер на подушке: оценка долгосрочных рисков надежности, Денис Барбини, доктор философии, Консорциум AREA, 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. ^ Новый подход к раннему обнаружению отказов площадок печатных плат, Анураг Бансал, Гнянешвар Рамакришна и Куо-Чуан Лю, Cisco Systems, Inc., Сан-Хосе, Калифорния, https://pdfs.semanticscholar.org/4008/a780824029d65803614ff2badb23e31929de.pdf ? _ga = 2.178646691.640690740.1508535388-688246373.1508535388