哪些因素可以造成焊点失效

电子行业中经常使用灌封，涂层，铆钉材料和其他密封剂来防止可能会损坏组件的环境条件。

但是，这些聚合物材料的热和机械性能可能会发生很大变化。

如果在设计过程中不了解涂层和灌封的材料特性，它们会产生复杂的负载条件，从而不利地影响焊点的可靠性。

例如，如果组件被浸涂，则涂层将在诸如球栅阵列（BGA）和四方扁平无引线（QFN）之类的组件下方流动。

涂层将在热循环过程中膨胀，并可能会将元件“提离”电路板，从而在焊点上施加拉应力。

意外的温度循环极限

意外焊点故障的另一个常见原因是电子系统所经历的温度循环参数的不正确表征。

例如，开/关周期，暴露在直射的阳光下，在不同气候和其他几种来源之间的传播会给印刷电路板组件（PCBA）或组件增加意想不到的温度波动。

为了生成电子系统最准确的可靠性指标，在运行有限元分析（FEA）模拟或物理产品鉴定之前，必须详细表征其将经历的温度循环。

北航康锐教授团队已成功使用Blattau模型生成了疲劳寿命预测。

该模型是基于半经验能量的模型，显示疲劳寿命高度依赖于温度范围，保压时间和温度上升率。

如果在设计或测试过程中不完全了解坡度，驻留时间，最高温度和最低温度，则可能会忽略影响产品可靠性的关键因素。

机械过应力事件

当在机械事件（例如冲击，跌落，在线测试，电路板去面板化，连接器插入或PCBA插入）中焊点承受过大负载时，就会发生机械过应力故障。

应力过大的故障通常很难预测，因此很难防止。冲击测试研究表明，最佳解决方案是此类故障的随机故障分布。

通常在较细间距的组件（主要是BGA）上或使用特别脆的层压板时会出现这种类型的故障。

焊盘缩孔是一个严重的问题，因为它经常导致痕量的断裂。

与通常在大部分焊点中发生的疲劳裂纹相反，当机械过应力失效表现为焊缝断裂时，它们通常沿着IMC发生。

由于机械事件故障在很大程度上取决于PCB边界条件和几何形状，因此通常建议使用FEA来预测机械应力过大的风险。

使用其他方法很难预测复杂的加载条件或板形。

PCBA过度约束的情况

PCBA的过度约束条件包括：

1.组件镜像

2.电路板安装条件

3.连接到外壳

安装点和其他电路板约束对热膨胀，机械冲击事件和振动期间的电路板应变大小和位置有很大影响。

约束会降低电路板的顺应性，并产生电路板应变，这可能会导致位置过紧的元件过早出现焊点故障。

此外，安装点的总体布局将直接影响PCBA可能的模式形状。

如果不能很好地理解这些模式形状，则可以以将敏感组件放置在高板应变区域中的方式设计板。

FEA是解决此问题的强大工具，因为它使用户可以迭代不同的安装条件。

组件镜像是另一个常见的过度约束条件，可能会对焊点寿命产生负面影响。

镜像是指两个组件在PCBA两侧相似位置中的位置。镜像会限制电路板的运动，从而降低了组件的封装合规性，这会在焊点中产生额外的应力。

研究表明，组件镜像可以将疲劳寿命减少2或3倍。

焊接缺陷

如果焊点质量较差，上述所有缓解策略都无法防止焊点可靠性问题。

因此，必须使用信誉良好的制造商并严格控制流程来构造PCBA。

存在各种各样的焊点缺陷，它们会对可靠性产生负面影响。

PCBA到达现场之前，应进行焊点的横截面和外观检查，以确保达到制造质量指标。