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電源適配器的焊點失效機理——飛天鷹科技
發布時間:2018-11-30 | 文章來源:飛天鷹科技原創
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隨著組裝密度越來越高,承擔機械與電氣連接功能的焊點尺寸越來越小,而任意一個焊點的失效就有可能造成器件甚至開關電源的失效。因此,焊點的可靠性是電源適配器可靠性的關鍵之一。在實際中,焊點的失效通常由各種復雜因素相互作用引發,不同的使用環境有不同的失效機理,焊點的主要失效機理包括熱致失效、機械失效和化學失效等。



熱(re)(re)致失(shi)(shi)效(xiao):熱(re)(re)致失(shi)(shi)效(xiao)主要是(shi)指由熱(re)(re)循環和熱(re)(re)沖(chong)擊引起的(de)疲勞失(shi)(shi)效(xiao),高溫導(dao)致的(de)失(shi)(shi)效(xiao)同(tong)樣包括在內(nei)。由于表(biao)面貼裝元件、PCB和焊料之(zhi)間(jian)的(de)熱(re)(re)膨脹系數不(bu)匹配,當環境溫度發生(sheng)變(bian)化或者(zhe)開關(guan)電(dian)源本身(shen)發熱(re)(re)時,焊點(dian)內(nei)就會產生(sheng)熱(re)(re)應力,隨開關(guan)電(dian)源的(de)間(jian)斷使用次(ci)數,應力的(de)周期性變(bian)化導(dao)致焊點(dian)的(de)熱(re)(re)疲勞失(shi)(shi)效(xiao)。

機(ji)械(xie)(xie)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao):機(ji)械(xie)(xie)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)主要(yao)是指(zhi)由(you)機(ji)械(xie)(xie)沖擊(ji)(ji)引(yin)起的(de)過載與(yu)沖擊(ji)(ji)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)以及由(you)機(ji)械(xie)(xie)振動(dong)引(yin)起的(de)機(ji)械(xie)(xie)疲(pi)勞(lao)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。當(dang)電(dian)源適配器的(de)印制電(dian)路組件(jian)(jian)受到彎(wan)曲、晃(huang)動(dong)或(huo)其他的(de)應(ying)(ying)力作(zuo)用時,將可能導致焊(han)點失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。一般而言,較小(xiao)的(de)焊(han)點是電(dian)源組件(jian)(jian)中(zhong)最薄(bo)弱的(de)環節。當(dang)它連接柔性(xing)結構有(you)引(yin)腳的(de)元件(jian)(jian)到PCB時,由(you)于引(yin)腳可以吸收一部分(fen)應(ying)(ying)力,故(gu)障(zhang)點不會承受很(hen)大應(ying)(ying)力。


但是(shi)當(dang)(dang)組裝大(da)體(ti)積的(de)(de)器件后(hou),當(dang)(dang)電適(shi)配器源組件受到(dao)機械沖擊(ji)時,例如,跌落(luo)或者PCB在后(hou)續的(de)(de)裝配和測試工序中受到(dao)了較(jiao)大(da)的(de)(de)沖擊(ji)或者擠壓彎曲,而器件本身的(de)(de)剛性又比較(jiao)強時,焊(han)點(dian)就(jiu)會(hui)承受較(jiao)大(da)的(de)(de)應(ying)力,導致焊(han)點(dian)疲(pi)勞(lao)失效。即使當(dang)(dang)這(zhe)種應(ying)力遠低于屈服應(ying)力水平時,也(ye)可能引(yin)起(qi)金屬(shu)材料疲(pi)勞(lao),經(jing)過(guo)大(da)量小(xiao)幅值、高頻率振(zhen)動循(xun)環(huan)后(hou),振(zhen)動疲(pi)勞(lao)失效就(jiu)會(hui)產生。盡管每次(ci)振(zhen)動循(xun)環(huan)對焊(han)點(dian)的(de)(de)破(po)壞很(hen)小(xiao),但經(jing)過(guo)很(hen)多次(ci)循(xun)環(huan),將會(hui)在焊(han)點(dian)處產生裂紋。隨(sui)時間的(de)(de)推移,裂紋還(huan)會(hui)隨(sui)循(xun)環(huan)次(ci)數的(de)(de)增加而蔓延。



最后還有一(yi)種就是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學失效(xiao):電(dian)(dian)(dian)化(hua)學失效(xiao)是(shi)(shi)指在(zai)一(yi)定的(de)溫(wen)度、濕度和大氣壓(ya)條件下,由于發生電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反應而引起(qi)的(de)失效(xiao)。電(dian)(dian)(dian)化(hua)學失效(xiao)的(de)主要形(xing)(xing)式有導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)離(li)子污染(ran)物引起(qi)的(de)橋連、枝(zhi)晶(jing)生長(chang)、導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)陽極絲生長(chang)和錫須(xu)等。離(li)子殘(can)留(liu)物與水汽是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學失效(xiao)的(de)核心要素。殘(can)留(liu)在(zai)PCB上的(de)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)離(li)子污染(ran)物,可能(neng)引起(qi)電(dian)(dian)(dian)源適配(pei)器焊(han)點間(jian)橋接。特別(bie)是(shi)(shi)在(zai)潮濕的(de)環境中(zhong),離(li)子殘(can)留(liu)物是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)的(de)良好導(dao)(dao)體,它們能(neng)夠跨過絕緣(yuan)間(jian)隙而形(xing)(xing)成短路。離(li)子污染(ran)物可以由多種途徑產生,包括印制板制造工(gong)藝、焊(han)料(liao)、手工(gong)操(cao)作污染(ran)或大氣中(zhong)的(de)污染(ran)。


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