Uji Kekuatan Tarik-Geser - Komponen SMD (Surface Mounted Device)

Pengujian kekuatan tarik-geser adalah metode evaluasi mekanis penting yang digunakan dalam manufaktur elektronik untuk menilai keandalan dan kualitas sambungan solder antara komponen yang dipasang di permukaan (resistor, kapasitor, resistor chip, atau paket LED) dan bantalan papan sirkuit tercetak (PCB). Metode ini mengukur seberapa besar gaya yang dapat ditahan oleh sambungan solder di bawah beban tarik (tarik) atau lateral (geser) dan membantu mengidentifikasi masalah seperti pembasahan yang buruk, rongga, kelemahan senyawa intermetalik, volume solder yang tidak mencukupi, atau cacat proses.

Sambungan solder SMD mengalami siklus termal, getaran, guncangan mekanis, dan benturan jatuh dalam aplikasi dunia nyata (misalnya, ponsel pintar, elektronik otomotif, atau perangkat industri). Uji tarik dan geser memberikan data kuantitatif tentang kekuatan ikatan, melengkapi inspeksi visual (sesuai standar IPC-A-610), sinar-X, atau pemotongan. Hal ini membantu memvalidasi proses penyolderan, desain templat, profil reflow, dan pemilihan material.

Jenis-jenis pengujian utama untuk sambungan solder SMD adalah sebagai berikut:

Uji kekuatan geser: Menerapkan gaya horizontal (lateral) sejajar dengan permukaan papan sirkuit tercetak (PCB) untuk mendorong atau memotong komponen. Metode ini paling umum digunakan untuk SMD bebas timbal dan beberapa kemasan bertimbal. Selama pengujian, alat pemotong berbentuk pahat atau pipih ditempatkan di sisi badan komponen dan digerakkan secara horizontal dengan kecepatan terkontrol. Mode kegagalan meliputi: putusnya solder, terangkatnya bantalan, patahnya badan komponen, atau kegagalan adhesi/ikatan.

Standar umum untuk metode ini meliputi:

IEC 62137-1-2 Teknologi pemasangan permukaan - Bagian 1-2: Pengujian kekuatan geser mekanis sambungan solder.
Bagian-bagian tertentu dari standar IEC 60068-2-21 (Pengujian lingkungan - Uji U: Ketahanan terminasi dan perangkat perakitan terintegrasi)
Standar JEITA ET-7409/103 (metode pemotongan torsi untuk situasi tertentu)
Uji kekuatan tarik: Menerapkan gaya tarik (ke atas/ke luar) pada papan sirkuit tercetak (PCB) secara tegak lurus atau miring. Varian umum meliputi:
Menarik dengan kait atau pinset untuk komponen yang mengandung timbal.
Penarikan pulsa dingin untuk bola solder BGA/CSP: mencengkeram dan menarik satu bola ke atas.
Tarik pada sudut 45 derajat untuk penilaian sambungan secara umum.

Selama pengujian, pengait, penjepit, atau tang dipasang pada ujung/badan komponen dan ditarik secara vertikal atau miring.

Standar umum untuk metode ini meliputi:

IEC 62137-1-1 (uji kekuatan tarik sambungan solder)
JEDEC JESD22-B115 (untuk penarikan dampak dingin)

Biasanya, untuk akses yang lebih baik dan penerapan tegangan yang realistis, papan sirkuit tercetak (PCB) perlu dipasang pada sudut 45 derajat.

Banyak mesin uji sambungan modern menggabungkan kemampuan tarik dan geser dalam satu sistem dengan penyelarasan otomatis, sel gaya/beban (biasanya dalam kisaran 0-100 kg), dan perangkat lunak analisis mode kegagalan.

Prosedur tipikal mengikuti langkah-langkah berikut:

Papan sirkuit tercetak (PCB) dipasang dengan aman pada sebuah perlengkapan (vertikal untuk pemotongan, miring untuk penarikan).
Instrumen tersebut disejajarkan secara tepat dengan komponen (menggunakan meja XY dan mikroskop).
Gaya diterapkan dengan kecepatan terkontrol (misalnya, 0,1-10 mm/menit tergantung pada standar yang digunakan).
Gaya puncak dan mode kegagalan dicatat.
Kriteria penerimaan digunakan untuk perbandingan (biasanya berdasarkan kebutuhan pelanggan atau sesuai dengan standar minimum IEC/JEDEC, tergantung pada luas area solder atau massa komponen).

Analisis dan interpretasi kesalahan:

Koneksi yang baik: Patahan penyolderan massal gaya tinggi (geser ulet).
Koneksi lemah: Pembentukan kawah di bantalan, retakan intermetalik yang rapuh, atau kekuatan rendah. Ini menunjukkan masalah proses (misalnya, pembentukan rongga yang berlebihan, pengotoran, reflow yang buruk).

Pengujian kekuatan tarik-geser merupakan pengujian mekanis destruktif yang diperlukan dalam manufaktur elektronik dan rekayasa keandalan karena berbagai alasan penting.

Alasan utama mengapa metode ini penting adalah sebagai berikut:

Mengukur kekuatan dan keandalan mekanik yang sebenarnya: Sambungan solder pada komponen SMD harus mampu menahan tidak hanya ikatan listrik tetapi juga gaya mekanik sepanjang masa pakai produk. Uji tarik dan geser menerapkan beban tarik (tarik) atau lateral (geser) yang terkontrol untuk mengukur gaya puncak yang diperlukan untuk menyebabkan kegagalan. Ini memberikan data numerik objektif tentang kekuatan ikatan yang tidak dapat diberikan secara andal oleh metode visual atau sinar-X.
Metode ini mendeteksi cacat tersembunyi atau halus yang tidak terdeteksi oleh metode non-destruktif: Banyak kelemahan kritis yang tidak terlihat atau sulit dideteksi tanpa memberikan tekanan.
Lapisan senyawa intermetalik rapuh yang terbentuk selama proses reflow atau penuaan.
Celah yang berlebihan, pembasahan yang buruk, volume solder yang tidak mencukupi, atau kontaminasi.
Daya rekat kampas rem yang buruk atau terbentuknya kawah pada kampas rem di tahap awal.
Perubahan yang dihasilkan dari miniaturisasi (ikatan yang lebih kecil memiliki distribusi tegangan yang berbeda, dengan ketebalan IMC menjadi lebih dominan secara proporsional).

Masalah-masalah ini seringkali menyebabkan kegagalan dengan kekuatan rendah. Tes ini mengukur kegagalan-kegagalan tersebut secara kuantitatif.

Ini mensimulasikan tekanan mekanis dan mode kegagalan di dunia nyata: Produk elektronik menghadapi hal-hal berikut:
Tekanan selama pengangkutan dan perakitan (misalnya, pelepasan papan sirkuit, pemasangan konektor, pengujian dalam sirkuit).
Getaran dan guncangan (otomotif, penerbangan, perangkat konsumen selama jatuh atau transportasi).
Siklus termal-mekanis (ketidaksesuaian ekspansi/kontraksi).

Pengujian geser mensimulasikan gaya lateral, sedangkan pengujian tarik mensimulasikan beban tarik/di luar bidang. Varian kecepatan tinggi menunjukkan korelasi yang baik dengan kinerja jatuh/guncangan.

Hal ini mendukung verifikasi proses, kualifikasi, dan peningkatan berkelanjutan: Produsen menggunakan data pull-cut dalam situasi berikut:
Karakterisasi proses: Pasta solder baru, desain stensil, atau lapisan permukaan.
Inspeksi penerimaan komponen/kartu.
Analisis kegagalan setelah tekanan keandalan (siklus termal, penuaan, uji jatuh).
Perbandingan antara pemasok atau pihak-pihak terkait.
Metode ini melengkapi metode lain: sementara pemotongan mengungkapkan struktur mikro dan pewarnaan serta penghilangan mengungkapkan pola retakan, pengukuran tarik-geser memberikan pengukuran berbasis gaya yang cepat dan berulang.

Selama bertahun-tahun, organisasi kami, dengan staf yang kompeten dan berpengalaman, telah memahami kebutuhan pelanggan, menyediakan layanan pengujian canggih yang mereka butuhkan, dan membantu dalam pembentukan, implementasi, dan peningkatan sistem manajemen. Dalam kerangka kerja ini, kami juga menyediakan layanan pengujian "Kekuatan Tarik-Geser - Komponen SMD (surface-mounted device)" untuk berbagai bisnis.