Onderzoek onthult PCB-falen bij testen bij lage temperaturen

In de snel evoluerende elektronische industrie van vandaag vormen printplaten (PCB's) de ruggengraat van moderne apparaten.het waarborgen van de prestaties en betrouwbaarheid van PCB's onder extreme omstandigheden is van het grootste belang gewordenDe thermische cyclingtests zijn uitgegroeid tot een onontbeerlijke kwaliteitsbewakingsmaatregel, waarbij de harde temperatuurvariaties die PCB's tijdens de werking kunnen ondervinden, worden gesimuleerd.

Thermische cyclingtests onderwerpen PCB-monsters aan wisselende omgevingen met hoge en lage temperaturen, die de operationele omstandigheden in de echte wereld reproduceren.Deze versnelde spanningscontrole helpt bij het identificeren van mogelijke zwakke punten in materialen, constructie en elektrische prestaties voordat de producten op de markt komen.

Het onderliggende principe van thermische cyclingtests maakt gebruik van de thermische uitbreidings eigenschappen van materialen.en gemonteerde apparaten - hebben unieke koefficiënten van thermische uitbreidingBij temperatuurschommelingen veroorzaken deze ongelijke expansie snelheden complexe interne spanningen die tot materiaalvermoeidheid of -falen kunnen leiden.

De belangrijkste doeleinden van de evaluatie van de thermische cyclus zijn onder meer:

• Beoordeling van de stabiliteit van het materiaal en de structurele integriteit bij snelle temperatuurveranderingen
• Beoordeling van de betrouwbaarheid van de elektrische prestaties bij extreme temperaturen
• Identificatie van latente gebreken in ontwerp, productie of materiaalkeuze
• Het verstrekken van gegevensgericht inzicht voor productoptimalisatie

Een typisch thermisch cyclusprotocol omvat:

1. Voorbereiding en conditionering van monsters
2. Parameterconfiguratie (temperatuurbereik, overgangssnelheden, aantal cycli)
3. Gecontroleerde fietsrijden met real-time monitoring
4. Uitgebreide storingsanalyse
5. Rapportage en aanbevelingen

De thermische cyclus laat verschillende mogelijke storingsmechanismen in PCB's zien:

Soldeerverbindingen zijn kritieke zwakke punten tijdens thermische spanning.

Thermische vermoeidheidscracking:Herhaalde uitbreidings-/contractiecycli creëren micro-scheuren die zich verspreiden door soldeerslijmen, met name op de interfaces van de componenten.en temperatuurparameters hebben een aanzienlijke invloed op deze storingsmodus.

oxidatiecorrosie:Verhoogde temperaturen versnellen de oxidatie op het soldeeroppervlak, waardoor de mechanische sterkte en de elektrische geleidbaarheid afnemen.

Intermetalen verbinding (IMC):Overmatige groei van broze IMC-lagen tussen soldeer- en substraatmetalen vermindert de duurzaamheid van de gewrichten.

Meerschaals PCB-substraten ondervinden scheiding tussen materiaallagen als gevolg van:

Thermische uitbreidingsmismatch:Verschillende uitbreidingspercentages tussen epoxyharsen en glasvezelversterking creëren interfaciale spanningen.

Fabrieksfouten:Voids, onzuiverheden of onvoldoende lamineerdruk creëren zwakke punten die gevoelig zijn voor scheiding.

Vochtopname:Hygroscopische materialen zwellen bij blootstelling aan vochtigheid, wat de thermische spanningen verergert.

Verscheidene op PCB gemonteerde apparaten vertonen temperatuurgerelateerde storingen:

Versuim van de halfgeleider:Geïntegreerde schakelingen lijden onder thermische spanningen, versnelde veroudering en vochtpenetratie.

Vermogensonderbrekingen:Elektrolytisch drogen, dielectrische afbraak en het kraken van de verpakking plagen condensatoren onder thermische cyclus.

Storting van de weerstand:De afbraak van de film, de terminale oxidatie en de breuken van het pakket hebben invloed op de weerstanden.

Leidende paden op PCB's kunnen scheuren ontwikkelen als gevolg van:

Thermische vermoeidheid:Herhaalde expansie/contractie cycli vermoeidheid koper sporen, met name op stress concentratie punten.

Mechanische spanning:Door de installatie, het vervoer of de trillingen tijdens het gebruik kunnen sporen gebroken raken.

Corrosie door het milieu:Vocht en verontreinigende stoffen verminderen de geleidbaarheid van koper.

Proactieve maatregelen kunnen de thermische prestaties van PCB's aanzienlijk verbeteren:

Een betrouwbaar ontwerp is gebaseerd op zorgvuldige ontwerppraktijken, analyse van de compatibiliteit van materialen en oplossingen voor thermisch beheer.plaatsing van onderdelen, en warmteafvoer.

Precieze laminatiecontroles, geavanceerde soldeertechnieken en oppervlaktebehandelingen zorgen voor een consistente kwaliteit.