Con el advenimiento de las Restricciones de la Unión Europea relativo a las sustancias peligrosas (RoHS) de la legislación, el plomo fue retirado de la soldadura. Esto requiere temperaturas de montaje de PCB que ser aumentado para acomodar el mayor punto de fusión de las aleaciones de soldadura sin plomo. La temperatura de montaje aumentó desde un nivel tradicional de 230 ° C, hasta un máximo de 260 ° C, aunque algunas casas de ensamblaje son capaces de reunirse en un modesto 245 º C.
El adicional 30 ° C se ha demostrado un impacto negativo en el material dieléctrico dentro de la mayoría de los tipos de PCB utilizados en los productos electrónicos. Muchos de los materiales dieléctricos disponibles en el mercado no están garantizados para mantener su solidez en aplicaciones IDH cuando se exponen a múltiples montaje 260 ° C y retrabajo excursiones térmicas. Cuanto más alto es el montaje y la temperatura de la reanudación están aumentando el riesgo de daños materiales.
El proceso de montaje libre de plomo suele durar dos o tres excursiones térmicas hasta 260 º C. Hay comúnmente dos excursiones térmicas en un horno de reflujo para el montaje de doble cara y uno para la unión localizada, más una ola de soldadura si se instalan los conectores.Rework puede añadir otros dos o tres excursiones térmicas (por lo general a temperaturas más altas durante tiempos más largos); hay uno para la eliminación de BGA, otro para el reemplazo BGA y el tercero para un retoque a mano. Esto significa que el montaje de PCB típica (PCBA) puede ser necesaria para "sobrevivir" seis recorridos térmicos de alta temperatura.
No se entiende completamente si los materiales utilizados en aplicaciones de HDI pueden soportar esa cantidad de calor varias veces sin experimentar algún nivel de degradación del material. En consecuencia, daños materiales es cada vez más común en las aplicaciones de HDI donde se aplica la temperatura de ensamblaje con 260 º C como el requisito superior. En un estudio reciente, 15 de los 24, con materiales compatibles sin plomo electrónica-aprobadas por la industria mostraron daños materiales después de seis ciclos de ensamblaje a 260 ° C en un horno de reflujo convencional.
Pruebas de ciclo térmico se realizó en cupones representativos para determinar la fiabilidad de PTH y el material de robustez. El método de ciclo térmico utilizado se conoce como la prueba de esfuerzo de interconexión (IST). En este método, el ciclo térmico de cupones IST oscila de temperatura ambiente a 150 ° C en tres minutos y volvió a la temperatura ambiente en aproximadamente dos minutos, mientras que la vigilancia constante de la resistencia en los circuitos de cobre se registra.Las excursiones térmicas precipitan barril grietas que se traducen en aumentos de la resistencia en el circuito de prueba. Un aumento del 10% en la resistencia de un circuito se considera un fracaso (estándar IPC).Cualquier daño material se puede extender artificialmente ciclos térmicos al fracaso, debido a los efectos para aliviar el estrés. Lo que se ha encontrado: La mayor parte del tiempo, el estrés daños materiales alivia las interconexiones - por ejemplo, en la zona central del cañón de PTH - que se extiende de este modo los ciclos térmicos al fracaso. Esto no se encuentra comúnmente cuando los cupones se exponen a 6x230 ° C preacondicionamiento, pero es más común cuando cupones similares están expuestos a 6X260 ° C.
Por ejemplo, los cupones se pusieron a prueba tal como se recibieron sin preacondicionamiento y alcanzado una media de 500 ciclos térmicos al fracaso. Cuando cupones similares están expuestos a 6x230 ° C preacondicionamiento, no pudieron con una media de 375 ciclos hasta el fallo. Cuando los cupones del mismo grupo fueron expuestos a 6X260 ° C fallarían con una media de 500 ciclos hasta el fallo, lo cual era contrario a la intuición. Cuando se microsectioned los cupones 6X260 ° C, que exhibieron daños materiales, mientras que los cupones de prueba en que se recibieron y los expuestos a 6x230 ° C no mostraron daños materiales.Lo que se pide es un medio para encontrar daños materiales por vía electrónica.
Una de las consideraciones relativas a la delaminación de adhesivo es la presión de vapor. Lo que sucede es que el agua y otros volátiles atrapados en la presión ejercen material cuando el agua se vaporiza en vapor. La presión de vapor de agua es de 300 libras por pulgada cuadrada (PSI) a 230 ° C y es de 700 PSI a 260 ° C. Así que, lógicamente, el vapor de agua se debe producir una enorme cantidad de presión internamente en el PCB. Pero nos olvidamos de tomar en cuenta la cantidad de agua disponible. Dado que la cantidad de agua es tan baja en placas de circuito, tan bajo como 0,12% del peso de la junta (poliimida podría ser tan alta como 4%), toda el agua se evapora y luego se detiene el aumento de la presión a una velocidad tal significativa . Esta cantidad limitada de agua limita la presión que ejerce el agua sobre el tablero.
En general, el vapor de agua y la presión generada desde el agua no es suficiente para causar el PCB para someterse a la delaminación de adhesivo. Debe haber otros factores en juego, además de la presión de vapor del agua u otros compuestos volátiles. Digamos que usted tiene delaminación adhesiva en un grupo de cupones que no se deshidrató por cocción antes de preacondicionamiento. Para salvarlos, decide hornear el resto de los cupones a 105 ° C durante cuatro horas en un intento de impulsar el agua de los cupones antes de preacondicionamiento. Lo más probable es que los cupones seguirán deslaminar. Nunca he encontrado que la cocción para eliminar puntas de agua de la escala y ahorra cupones de delaminación. De hecho, la cocción, si es demasiado agresivo, en una temperatura demasiado alta o demasiado tiempo, puede obligar a los cupones de deslaminar antes. La tendencia a deslaminarse después de la cocción agresiva puede ser debido al envejecimiento térmico de la resina epoxi cuando se exponen a altas temperaturas durante largos períodos de tiempo.
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Figura 1: Sección transversal que muestra la delaminación del adhesivo.
Delaminación de adhesivo se parece a una ampolla en una vista en sección transversal (Figura 1). Es largo y termina en punta en los dos extremos. La deslaminación es a lo largo de superficies laminadas como la interfaz entre el estado B y C-etapa, en fase B y el cobre o a lo largo de los haces de vidrio. La delaminación a lo largo de haz de vidrio no es la fibra de vidrio individual, sino entre los haces de vidrio como un grupo epoxi y el adyacente. El agrietamiento es una separación entre fibras de vidrio individuales. Los conceptos asociados con la resquebrajadura se tratarán en otra columna.
Figura 2:. Animación de la delaminación adhesivo clic aquí para ver la animación.
En la delaminación de adhesivo, la separación es a lo largo de la interfaz de laminado. Con frecuencia, esta delaminación es profundo dentro de la tabla y no es visible por un examen externo. Muy a menudo, este tipo de daños materiales se produce durante el montaje y retrabajo. Esto es más común con la excursión térmica ensamblaje sin plomo asociado y retrabajo. En la animación, observe que la delaminación ocurre durante el ciclo de calentamiento.
Este artículo apareció originalmente en el 02 2013 cuestión de la Revista de Diseño de PCB.
Paul Reid es coordinador del programa en Interconnect Soluciones PTP, donde sus deberes incluyen pruebas de fiabilidad, análisis de fallos, análisis de materiales, y la consultoría fiabilidad PLP.
http://www.pcbdesign007.com/pages/zone.cgi?topic=0&artcatid=0&a=91402&artpg=1&artid=91402&pg=3
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