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本帖最后由 zxshunine 于 2022-10-14 11:09 编辑
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应变测试可以量化零件所在位置的应变,而根据这个量化的应变来判断零件破裂的风险,从而为改善措施提供方向。2 \3 p& {* F. ^* b3 N/ G/ D
MLCC:多层陶瓷电容器 。: R% ` T( r. T6 s9 X- R; a6 } W
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微应变:是一个无量纲的物理量,当一个PCBA受到外力的作用,PCBA就会发生一个形变,拉伸变长应变为正,压缩变短应变为负,行业一般极限参考500μe。主应变:一个平面中最大和最小的正交应变,互相垂直起所在的方向切应变为“0”。1 O y# X' g- F! i% s9 |: L
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$ A4 v' _* t: U应变率:是用来描述应变变化的快慢的程度。应变的变化量除以这个变化被测量到的时间间隔。应变率也是用来衡量元件破裂的风险,多用于衡量BGA锡点的破裂风险。对于MLCC,主要用应变来衡量元件的破裂风险,对于应变率一般客户没有要求的话,极限值一般参考100000μe/s。
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3 ~. P6 ~! S3 G' q7 o9 \引言:MLCC以其低等效串联电阻,体积小,效率高等特性广泛地应用到各类电子产品当中。但由于陶瓷本身的脆性,导致MLCC在抗变形能力差,从而给电子产品的制造带来了风险和增加了难度。在PCBA生成中,即使MLCC上有裂缝却仍能工作一段时间,所以多数MLCC破裂的情况在工厂端都测试不出来。当这些破裂的MLCC在经过电和热循环后,裂缝会慢慢增大直至电极间短路或者开路而最后失效。由于MLCC的破裂具有一定的潜伏性,因此给产品的可靠性带来了很大的危害。而通过应变测试来量化制程中MLCC所在的位置应变,可以很方便和直观的知道MLCC在那些工序中有比较大的应变,和同一个工序中那些MLCC所在的位置有比较大的应变。; Z* }$ \& q$ h7 ~& B9 d- j% _
案例分析:走刀式分板导致MLCC破裂。一家做咖啡机的厂商,在一批出货的一款咖啡机过程中,共收到几十台有相同不良现象的机台,经过电路分析发现,不良是由MLCC C134导致的。而通过切片分析,发现C134上的裂纹是典型的机械应力裂纹,是由PCB变形导致的。看其中一个MLCC的图片(红色箭头处是裂纹):* k+ A( V" p" ~: L6 v
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通过应变测试,发现分板制程中C134处的产生的应变最大。C134的距离板边的距离如下图所示,C134与分板边的距离约3MM.(贴敷好应变片的PCB,如下图:)$ }3 Q8 h( z4 b' y$ C4 y2 Q
& @( k0 N3 t6 ?( D7 Y4 S& |# _/ y `7 w+ h8 i j- h* s6 j
" j- O- W, M9 _对整个分板过程进行监测,如下图:
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" r( h! x0 |+ F5 z
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- j( [$ T6 n5 O9 V3 X3 X# V分板结束,如下图:: E4 X9 X2 x2 Z, |+ O% |
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0 U o" s( u% [: t应变测试结果(P&D Strain)如下:最大主应变值为2269.3μe,远超过目前行业对MLCC的应变标准±500ue,MLCC破裂风险很高,成为了导致PCB失效的潜在杀手。5 X+ V3 u; P7 q( K- o! d
: d7 ?! ^' B3 A( a* ?, |% }. l! V8 I; _$ H4 Z
* ~/ M i3 N( y. p" w
* B- h+ f3 l- h! T5 W. {0 ^Strain VS Rate VS PWB点位图如下:
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& d1 b, q* i* U' X$ d, m" K当通过应变测试得知,C134是由于走刀分板制程中的应变而失效,公司找到分板机供应商,对设备进行调整后应变测试结果如下:
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" P! W' Z. c2 ^: T' U; ]) L X5 V1 m8 h! G
/ h& D5 x6 j/ s" V0 d3 T& _
对整个分板过程进行实时监测,波形图如下图:
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Strain VS Rate VS PWB点位图如下:! O$ t# ~4 J/ H1 N; r4 ~; p0 L
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得知结论:对PCBA生成工序进行应变测试,然后根据测试结果分析,对生成设备或者治具进行调整,降低外部机械力对PCBA产生的影响,有效的控制风险,提升失效率。
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