Изпитване за якост на опън-срязване - SMD (Surface Mounted Device) компонент

Изпитването на якост на опън-срязване е ключов метод за механична оценка, използван в производството на електроника, за да се оцени надеждността и качеството на споените съединения между повърхностно монтирани компоненти (резистори, кондензатори, чип резистори или LED корпуси) и контактните площадки на печатни платки (PCB). Този метод измерва каква сила може да издържи споеното съединение при опън (издърпване) или странично (срязване) натоварване и помага за идентифициране на проблеми като лошо омокряне, кухини, слабост на интерметалните съединения, недостатъчен обем на спойката или дефекти в процеса.

SMD спойките са подложени на термични цикли, вибрации, механични удари и падания в реални приложения (напр. смартфони, автомобилна електроника или промишлени устройства). Изпитванията на опън и срязване предоставят количествени данни за якостта на свързване, допълвайки визуалната проверка (съгласно стандарта IPC-A-610), рентгеновите лъчи или секционирането. Те помагат за валидиране на процесите на запояване, дизайна на шаблони, профилите на преливане и избора на материали.

Основните видове тестове за SMD спояващи съединения са следните:

Изпитване на якост на срязване: Прилага хоризонтална (странична) сила, успоредна на повърхността на печатната платка (PCB), за да се избута или отреже компонентът. Този метод е най-често срещан за безоловни SMD и някои корпуси с олово. По време на изпитването, инструмент, подобен на длето или плосък режещ инструмент, се поставя срещу страната на тялото на компонента и се движи хоризонтално с контролирана скорост. Видовете повреди включват: счупване на спойка, повдигане на контактната площадка, счупване на тялото на компонента или повреда на адхезията/свързването.

Типичните стандарти за този метод включват:

IEC 62137-1-2 Технология за повърхностен монтаж - Част 1-2: Изпитване на механична якост на срязване на споени съединения.
Някои раздели от стандарта IEC 60068-2-21 (Изпитване за въздействие върху околната среда - Тест U: Устойчивост на клемите и интегрираните монтажни устройства)
Стандарт JEITA ET-7409/103 (метод на рязане с въртящ момент за определени ситуации)
Изпитване за якост на опън: Прилага сила на опън (нагоре/навън) към печатната платка (PCB) под перпендикуляр или ъгъл. Често срещани варианти включват:
Издърпване с кука или пинсета за компоненти с извод.
Студено импулсно издърпване на BGA/CSP спойкови топчета: захваща и издърпва единично топче нагоре.
Издърпайте под ъгъл от 45 градуса за обща оценка на връзката.

По време на тестването, кука, държач за пинсети или клещи се прикрепят към върха/тялото на компонента и се издърпват вертикално или под ъгъл.

Типичните стандарти за този метод включват:

IEC 62137-1-1 (изпитване за якост на опън на споени съединения)
JEDEC JESD22-B115 (за изтегляне чрез студен удар)

Обикновено, за по-добър достъп и реалистично прилагане на напрежение, печатната платка (PCB) трябва да бъде фиксирана под ъгъл от 45 градуса.

Много съвременни машини за изпитване на съединения комбинират както опън, така и срязване в една система с автоматично подравняване, силови/натоварващи клетки (обикновено в диапазона 0-100 кг) и софтуер за анализ на режима на повреда.

Типична процедура следва следните стъпки:

Печатната платка (PCB) е здраво монтирана към приспособление (вертикално за рязане, под ъгъл за издърпване).
Инструментът е прецизно подравнен с компонента (с помощта на XY маса и микроскоп).
Силата се прилага с контролирана скорост (напр. 0,1-10 мм/мин в зависимост от стандарта).
Записват се пиковата сила и режимът на повреда.
Критериите за приемане се използват за сравнение (обикновено на базата на специфични за клиента или съгласно минималните изисквания на IEC/JEDEC, в зависимост от площта на запояване или масата на компонента).

Анализ и интерпретация на повреди:

Добра връзка: Пукнатини от спояване с висока сила (пластично срязване).
Слаба връзка: Образуване на кратери в подложката, крехко интерметално счупване или ниска якост. Това показва проблеми с процеса (напр. прекомерно образуване на кухини, замърсяване, лошо повторно оплавление).

Изпитването на якост на опън-срязване е необходимо разрушително механично изпитване в производството на електроника и инженерството за надеждност поради различни критични причини.

Основните причини, поради които този метод е важен, са следните:

Измерва истинската механична якост и надеждност: Споените съединения в SMD компонентите трябва да издържат не само на електрическо свързване, но и на механични сили през целия живот на продукта. Изпитванията на опън и срязване прилагат контролирани натоварвания на опън (издърпване) или странични (срязване), за да се измери пиковата сила, необходима за причиняване на повреда. Това предоставя обективни, числени данни за якостта на свързване, които визуалните или рентгеновите методи не могат да предоставят надеждно.
Той открива скрити или фини дефекти, които неразрушителните методи пропускат: Много критични слабости са невидими или трудни за откриване без прилагане на напрежение.
Крехки интерметални съединения, образувани по време на преформовка или стареене.
Прекомерни празнини, лошо омокряне, недостатъчен обем на спойка или замърсяване.
Лоша адхезия на накладките или образуване на кратери в ранен етап.
Промени, произтичащи от миниатюризацията (по-малките връзки имат различно разпределение на напреженията, като дебелината на IMC става пропорционално по-доминираща).

Тези проблеми често водят до повреди с ниска якост. Този тест определя количествено тези повреди.

Симулира механични напрежения и режими на повреди в реалния свят: Електронните продукти са изправени пред следното:
Напрежения при транспортиране и монтаж (напр. отстраняване на платка, монтаж на конектор, вътрешносхемно тестване).
Вибрации и удари (автомобили, авиация, потребителски устройства по време на падания или транспорт).
Термо-механичен циклизъм (несъответствия между разширението и свиването).

Изпитването на срязване симулира странични сили, докато изпитването на опън симулира опънни/извънравнинни натоварвания. Вариантите с висока скорост показват добра корелация с характеристиките при падане/удар.

Поддържа проверка на процесите, квалификация и непрекъснато усъвършенстване: Производителите използват данни от изрязване в следните ситуации:
Характеризиране на процеса: Нови спояващи пасти, шаблонни дизайни или повърхностни покрития.
Входяща проверка на компоненти/карти.
Анализ на повреди след напрежения на надеждност (термични цикли, стареене, изпитване на падане).
Сравнение между доставчици или страни.
Той допълва други методи: докато секционирането разкрива микроструктурата, а оцветяването и отстраняването разкриват модели на пукнатини, измерванията на опън-срязване осигуряват бързи, повторяеми измервания, базирани на сила.

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен персонал, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и съдействайки за установяването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка, ние също така предоставяме на бизнеса услуги за тестване на „изпитване на опън-срязване - SMD (повърхностно монтирани устройства) компоненти“.