PCBA制造电气的可靠性

zxshunine · 发表于 2022-10-19 10:12

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通常同一块PCB电路板要经过SMT贴片加工再流焊、波峰焊、返修等工艺，很可能形成不同的残留物，在潮湿环境和一定电压下，可能会与导电体之间发生电化学反应，引起表面绝缘电阻(SIR)的下降。如果有电迁移和枝状结晶生长出现，将发生导线间的短路，造成电迁移（俗称“漏电”）的风险。

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为了保证电气可靠性，需要对不同免清洗助焊剂的性能进行评估，同一块PCB要尽量采用相同的助焊剂，或进行焊后清洗处理。通过对焊点机械强度、锡须、空洞、裂纹、金属间化合物的胞性、机械振动失效、热循环失效、电气可靠性7个方面的可靠性分析来看，任何一种失效更容易发生在存在以下缺陷的焊点上：焊后就存在金属间化合物厚度过薄、过厚问题：焊点内部或界面存在空洞与微小裂纹；焊点润湿面积小（元件焊端与焊盘搭接尺寸偏小）：焊点的微观结构不致密、结晶颗粒大、内应力较大。有些缺陷能够通过目视、AOI、X射线检测到，如焊点搭接尺寸小、处于焊点表面的气孔、较明显的裂纹等。

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但是，焊点的微观结构、内应力、内部空洞和裂纹，特别是金属间化合物的厚度，这些隐蔽的缺陷用肉眼是看不见的，无论通过SMT加工的人工或自动检查，都无法检测到，就需要采用各种可靠性试验和分析进行检测，如温度循环、振动试验、跌落试验、高温储存试验、湿热试验、电迁移（ECM）试验、高加速寿命试验和高加速应力筛选；然后再进行电性能、机械性能（如焊点剪切强度、抗拉强度）测试；最后通过外观检查、X射线透视检查、金相切片、扫描电子显微镜等试验和分析，才能做出判断。

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从以上的分析中也可以看出：隐蔽的缺陷使无铅产品的长期可靠性增加了不确定的因素。因此，目前高可靠性产品获得了豁免；无论看得见的缺陷、还是隐蔽的缺陷，都是由于无铅的高锡、高温、工艺窗口小、润湿性差、材料相容性向题，以及设计、工艺、管理等因素造成的。

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因此，我们必须从PCBA无铅产品的设计开始就考虑到无铅材料之间的相容性，无铅与设计、无铅与工艺的相容性；充分考虑散热问题；仔细地选择PCB板材、焊盘表面层、元件、焊膏及助焊剂等；比有铅焊接时更加细致地进行SMT工艺优化和工艺控制；更加严格细致地进行物料管理。