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電(diàn)源适配器的焊点失效机理(lǐ)

发布时间:2021.08.02 16:38 浏览次数:247
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随着電(diàn)源适配器(开关電(diàn)源)组装密度越来越高,承担机械与電(diàn)气连接功能(néng)的焊点尺寸越来越小(xiǎo),而任意一个焊点的失效就有(yǒu)可(kě)能(néng)造成器件甚至开关電(diàn)源的失效。因此,焊点的可(kě)靠性是電(diàn)源适配器可(kě)靠性的关键之一。在实际中,焊点的失效通常由各种复杂因素相互作用(yòng)引发,不同的使用(yòng)环境有(yǒu)不同的失效机理(lǐ),焊点的主要失效机理(lǐ)包括热致失效、机械失效和化學(xué)失效等。
1.热致失效:热致失效主要是指由热循环和热冲击引起的疲劳失效,高温导致的失效同样包括在内。由于表面贴装元件、PCB和焊料之间的热膨胀系数不匹配,当环境温度发生变化或者开关電(diàn)源本身发热时,焊点内就会产生热应力,随开关電(diàn)源的间断使用(yòng)次数,应力的周期性变化导致焊点的热疲劳失效。
2.机械失效:机械失效主要是指由机械冲击引起的过载与冲击失效以及由机械振动引起的机械疲劳失效。当電(diàn)源适配器的印制電(diàn)路组件受到弯曲、晃动或其他(tā)的应力作用(yòng)时,将可(kě)能(néng)导致焊点失效。一般而言,较小(xiǎo)的焊点是電(diàn)源组件中最薄弱的环节。当它连接柔性结构有(yǒu)引脚的元件到PCB时,由于引脚可(kě)以吸收一部分(fēn)应力,故障点不会承受很(hěn)大应力。但是当组装大體(tǐ)积的器件后,当電(diàn)源组件受到机械冲击时,例如,跌落或者PCB在后续的装配和测试工序中受到了较大的冲击或者挤压弯曲,而器件本身的刚性又(yòu)比较强时,焊点就会承受较大的应力,导致焊点疲劳失效。即使当这种应力遠(yuǎn)低于屈服应力水平时,也可(kě)能(néng)引起金属材料疲劳,经过大量小(xiǎo)幅值、高频率振动循环后,振动疲劳失效就会产生。尽管每次振动循环对焊点的破坏很(hěn)小(xiǎo),但经过很(hěn)多(duō)次循环,将会在焊点处产生裂纹。随时间的推移,裂纹还会随循环次数的增加而蔓延。
3.電(diàn)化學(xué)失效:電(diàn)化學(xué)失效是指在一定的温度、湿度和大气压条件下,由于发生電(diàn)化學(xué)反应而引起的失效。電(diàn)化學(xué)失效的主要形式有(yǒu)导電(diàn)离子污染物(wù)引起的桥连、枝晶生長(cháng)、导電(diàn)阳极丝生長(cháng)和锡须等。离子残留物(wù)与水汽是電(diàn)化學(xué)失效的核心要素。残留在PCB上的导電(diàn)离子污染物(wù),可(kě)能(néng)引起焊点间桥接。特别是在潮湿的环境中,离子残留物(wù)是電(diàn)的良好导體(tǐ),它们能(néng)够跨过绝缘间隙而形成短路。离子污染物(wù)可(kě)以由多(duō)种途径产生,包括印制板制造工艺、焊料、手工操作污染或大气中的污染。
在水汽和電(diàn)流的综合条件下,由于点解引起金属从一个导體(tǐ)(阳极氧化成离子)向另一个导體(tǐ)(阴极)迁移,会发生外形象树枝的金属枝晶生長(cháng)。这种失效机理(lǐ)能(néng)够导致短路、漏電(diàn)和其他(tā)故障。“锡须”是在電(diàn)源适配器产品長(cháng)期储存、使用(yòng)过程中在机械、湿度、使用(yòng)环境等作用(yòng)下,会在镀锡层的表面生長(cháng)处一些胡须形状的锡单晶體(tǐ),其主要成分(fēn)是锡。


 

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