آزمایش مقاومت کششی-برشی - قطعه SMD (دستگاه نصب شده روی سطح)

آزمایش مقاومت کششی-برشی یک روش ارزیابی مکانیکی حیاتی است که در تولید قطعات الکترونیکی برای ارزیابی قابلیت اطمینان و کیفیت اتصالات لحیم بین اجزای نصب شده روی سطح (مقاومت، خازن، مقاومت تراشه یا بسته‌های LED) و پدهای برد مدار چاپی (PCB) استفاده می‌شود. این روش میزان نیرویی را که اتصال لحیم می‌تواند تحت بارگذاری کششی (کششی) یا جانبی (برشی) تحمل کند، اندازه‌گیری می‌کند و به شناسایی مسائلی مانند خیس شدن ضعیف، حفره‌ها، ضعف ترکیب بین فلزی، حجم ناکافی لحیم یا نقص‌های فرآیند کمک می‌کند.

اتصالات لحیم SMD در کاربردهای دنیای واقعی (مانند تلفن‌های هوشمند، قطعات الکترونیکی خودرو یا دستگاه‌های صنعتی) در معرض چرخه‌های حرارتی، ارتعاش، شوک مکانیکی و ضربات ناشی از سقوط قرار می‌گیرند. آزمایش‌های کششی و برشی، داده‌های کمی در مورد استحکام پیوند ارائه می‌دهند و بازرسی بصری (طبق استاندارد IPC-A-610)، اشعه ایکس یا برش را تکمیل می‌کنند. آن‌ها به اعتبارسنجی فرآیندهای لحیم‌کاری، طراحی قالب، پروفیل‌های جریان مجدد و انتخاب مواد کمک می‌کنند.

انواع اصلی آزمایش‌ها برای اتصالات لحیم SMD به شرح زیر است:

• تست مقاومت برشی: یک نیروی افقی (جانبی) موازی با سطح برد مدار چاپی (PCB) برای فشار دادن یا برش قطعه اعمال می‌کند. این روش بیشتر برای SMD های بدون سرب و برخی از بسته‌های سرب‌دار رایج است. در طول تست، یک ابزار برش مسطح یا شبیه اسکنه در کنار بدنه قطعه قرار داده می‌شود و با سرعت کنترل‌شده به صورت افقی حرکت داده می‌شود. حالت‌های خرابی عبارتند از: شکستگی لحیم، بلند شدن پد، شکستگی بدنه قطعه یا خرابی چسبندگی/اتصال.

استانداردهای معمول برای این روش عبارتند از:

• فناوری نصب سطحی IEC 62137-1-2 - بخش 1-2: آزمایش مقاومت برشی مکانیکی اتصالات لحیم.
• بخش‌های خاصی از استاندارد IEC 60068-2-21 (آزمایش محیطی - آزمایش U: استحکام ترمینال‌ها و دستگاه‌های مونتاژ یکپارچه)
• استاندارد JEITA ET-7409/103 (روش برش گشتاور برای شرایط خاص)
• آزمون استحکام کششی: نیروی کششی (به سمت بالا/خارج) را به صورت عمود یا زاویه‌دار به برد مدار چاپی (PCB) اعمال می‌کند. انواع رایج آن عبارتند از:
• کشیدن قلاب یا کشیدن با موچین برای قطعات سربی.
• کشش پالس سرد برای توپ‌های لحیم BGA/CSP: یک توپ را گرفته و به سمت بالا می‌کشد.
• برای ارزیابی کلی اتصال، با زاویه ۴۵ درجه بکشید.

در حین آزمایش، یک قلاب، گیره موچین یا انبردست به نوک/بدنه قطعه متصل شده و به صورت عمودی یا زاویه‌دار کشیده می‌شود.

استانداردهای معمول برای این روش عبارتند از:

• IEC 62137-1-1 (آزمایش استحکام کششی اتصالات لحیم)
• JEDEC JESD22-B115 (برای کشش ضربه‌ای سرد)

معمولاً برای دسترسی بهتر و اعمال تنش واقع‌گرایانه، برد مدار چاپی (PCB) باید با زاویه ۴۵ درجه ثابت شود.

بسیاری از دستگاه‌های مدرن تست اتصال، قابلیت‌های کششی و برشی را در یک سیستم واحد با ترازبندی خودکار، سلول‌های نیرو/بار (معمولاً در محدوده 0 تا 100 کیلوگرم) و نرم‌افزار تحلیل حالت شکست ترکیب می‌کنند.

یک روش معمول از این مراحل پیروی می‌کند:

• برد مدار چاپی (PCB) به طور محکم به یک فیکسچر (عمودی برای برش، زاویه دار برای کشیدن) نصب شده است.
• این ابزار دقیقاً با قطعه هم‌تراز شده است (با استفاده از یک استیج XY و میکروسکوپ).
• نیرو با سرعت کنترل‌شده‌ای اعمال می‌شود (مثلاً، بسته به استاندارد، 0,1 تا 10 میلی‌متر در دقیقه).
• حداکثر نیرو و حالت شکست ثبت می‌شوند.
• معیارهای پذیرش برای مقایسه استفاده می‌شوند (معمولاً بر اساس مشتری خاص یا طبق حداقل‌های IEC/JEDEC، بسته به مساحت لحیم یا جرم قطعه).

تحلیل و تفسیر خطا:

• اتصال خوب: شکستگی‌های حجمی لحیم‌کاری با نیروی زیاد (برش شکل‌پذیر).
• اتصال ضعیف: تشکیل حفره در پد، شکستگی بین فلزی ترد یا استحکام پایین. این نشان دهنده مشکلات فرآیندی است (به عنوان مثال، تشکیل حفره بیش از حد، رسوب، جریان مجدد ضعیف).

آزمایش مقاومت کششی-برشی به دلایل مختلف حیاتی، یک آزمایش مکانیکی مخرب ضروری در تولید قطعات الکترونیکی و مهندسی قابلیت اطمینان است.

دلایل اصلی اهمیت این روش به شرح زیر است:

• اندازه‌گیری استحکام مکانیکی و قابلیت اطمینان واقعی: اتصالات لحیم در اجزای SMD نه تنها باید در برابر پیوند الکتریکی، بلکه باید در برابر نیروهای مکانیکی نیز در طول عمر محصول مقاومت کنند. آزمایش‌های کششی و برشی، بارهای کششی (کششی) یا جانبی (برشی) کنترل‌شده را برای اندازه‌گیری حداکثر نیروی مورد نیاز برای ایجاد شکست اعمال می‌کنند. این روش، داده‌های عینی و عددی در مورد استحکام پیوند ارائه می‌دهد که روش‌های بصری یا اشعه ایکس نمی‌توانند به طور قابل اعتمادی ارائه دهند.
• این روش، عیوب پنهان یا ظریفی را که روش‌های غیرمخرب از تشخیص آنها عاجزند، تشخیص می‌دهد: بسیاری از نقاط ضعف حیاتی، نامرئی هستند یا تشخیص آنها بدون اعمال تنش دشوار است.
• لایه‌های ترکیبی بین فلزی شکننده که در طول جریان مجدد یا پیرسازی تشکیل شده‌اند.
• شکاف‌های بیش از حد، خیس شدن ضعیف، حجم لحیم ناکافی یا آلودگی.
• چسبندگی ضعیف پد یا ایجاد حفره در پد در مراحل اولیه.
• تغییرات ناشی از کوچک‌سازی (پیوندهای کوچک‌تر توزیع تنش متفاوتی دارند، و ضخامت IMC به طور متناسب غالب‌تر می‌شود).

این مشکلات اغلب منجر به شکست‌های با مقاومت کم می‌شوند. این آزمایش، این شکست‌ها را به صورت کمی بیان می‌کند.

• این مدل، تنش‌های مکانیکی و حالت‌های شکست در دنیای واقعی را شبیه‌سازی می‌کند: محصولات الکترونیکی با موارد زیر مواجه هستند:
• تنش‌های حمل و نقل و مونتاژ (مثلاً، برداشتن برد مدار، نصب کانکتور، آزمایش درون مدار).
• لرزش و شوک (خودرو، هوانوردی، دستگاه‌های مصرفی در هنگام سقوط یا حمل و نقل).
• چرخه حرارتی-مکانیکی (عدم تطابق انبساط/انقباض).

آزمایش برش، نیروهای جانبی را شبیه‌سازی می‌کند، در حالی که آزمایش کشش، بارهای کششی/خارج از صفحه را شبیه‌سازی می‌کند. انواع پرسرعت، همبستگی خوبی با عملکرد افت/شوک نشان می‌دهند.

• این از تأیید فرآیند، احراز صلاحیت و بهبود مستمر پشتیبانی می‌کند: تولیدکنندگان از داده‌های برشی در موقعیت‌های زیر استفاده می‌کنند:
• توصیف فرآیند: خمیر لحیم جدید، طرح‌های شابلون یا پوشش‌های سطحی.
• بازرسی ورودی قطعات/کارت‌ها.
• تحلیل شکست پس از تنش‌های قابلیت اطمینان (چرخه حرارتی، پیرسازی، تست سقوط).
• مقایسه بین تأمین‌کنندگان یا طرفین.
• این روش، مکمل روش‌های دیگر است: در حالی که برش، ریزساختار را آشکار می‌کند و رنگ‌آمیزی و حذف، الگوهای ترک را نشان می‌دهد، اندازه‌گیری‌های کششی-برشی، اندازه‌گیری‌های سریع، تکرارپذیر و مبتنی بر نیرو را ارائه می‌دهند.

سال‌هاست که سازمان ما با کادری مجرب و متخصص، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات تست پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی یاری می‌رساند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات تست "تست مقاومت کششی-برشی - قطعات SMD (دستگاه نصب شده روی سطح)" را به مشاغل ارائه می‌دهیم.