การทดสอบความแข็งแรงดึงเฉือน - ชิ้นส่วน SMD (อุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว)

การทดสอบความแข็งแรงดึงและเฉือนเป็นวิธีการประเมินทางกลที่สำคัญที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อประเมินความน่าเชื่อถือและคุณภาพของรอยเชื่อมระหว่างชิ้นส่วนที่ติดตั้งบนพื้นผิว (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทานแบบชิป หรือแพ็คเกจ LED) กับแผ่นรองบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) วิธีนี้จะวัดว่ารอยเชื่อมสามารถทนต่อแรงได้มากแค่ไหนภายใต้แรงดึง (การดึง) หรือแรงเฉือน และช่วยระบุปัญหาต่างๆ เช่น การเปียกที่ไม่ดี ช่องว่าง ความอ่อนแอของสารประกอบโลหะระหว่างกัน ปริมาณตะกั่วบัดกรีไม่เพียงพอ หรือข้อบกพร่องในกระบวนการผลิต

ข้อต่อบัดกรี SMD ต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน แรงกระแทกทางกล และการตกกระแทกในการใช้งานจริง (เช่น สมาร์ทโฟน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ หรืออุปกรณ์อุตสาหกรรม) การทดสอบแรงดึงและแรงเฉือนให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับความแข็งแรงของพันธะ ซึ่งเป็นการเสริมการตรวจสอบด้วยสายตา (ตามมาตรฐาน IPC-A-610) การเอ็กซ์เรย์ หรือการตัดชิ้นส่วน การทดสอบเหล่านี้ช่วยตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการบัดกรี การออกแบบแม่แบบ โปรไฟล์การหลอม และการเลือกวัสดุ

ประเภทหลักของการทดสอบข้อต่อบัดกรี SMD มีดังต่อไปนี้:

การทดสอบความแข็งแรงเฉือน: ใช้แรงในแนวนอน (ด้านข้าง) ขนานกับพื้นผิวของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อดันหรือตัดชิ้นส่วน วิธีนี้ใช้กันทั่วไปสำหรับ SMD แบบไร้ตะกั่วและแพ็คเกจแบบมีตะกั่วบางชนิด ในระหว่างการทดสอบ จะใช้เครื่องมือตัดที่มีลักษณะคล้ายสิ่วหรือแบบแบนวางแนบกับด้านข้างของตัวชิ้นส่วนและเคลื่อนที่ในแนวนอนด้วยความเร็วที่ควบคุมได้ ลักษณะความเสียหาย ได้แก่ การแตกหักของตะกั่วบัดกรี การยกตัวของแผ่นรอง การแตกหักของตัวชิ้นส่วน หรือความล้มเหลวในการยึดติด/การเชื่อมต่อ

มาตรฐานทั่วไปสำหรับวิธีการนี้ได้แก่:

IEC 62137-1-2 เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว - ส่วนที่ 1-2: การทดสอบความแข็งแรงเฉือนเชิงกลของข้อต่อบัดกรี
บางส่วนของมาตรฐาน IEC 60068-2-21 (การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม - การทดสอบ U: ความทนทานของขั้วต่อและอุปกรณ์ประกอบแบบรวม)
มาตรฐาน JEITA ET-7409/103 (วิธีการตัดด้วยแรงบิดสำหรับสถานการณ์เฉพาะ)
การทดสอบแรงดึง: ใช้แรงดึง (ขึ้น/ออก) กับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ในแนวตั้งฉากหรือทำมุม รูปแบบที่พบได้ทั่วไป ได้แก่:
การดึงด้วยตะขอหรือแหนบสำหรับชิ้นส่วนที่มีตะกั่ว
การดึงลูกบัดกรี BGA/CSP ด้วยพัลส์เย็น: จับและดึงลูกบัดกรีทีละลูกขึ้นด้านบน
ดึงในมุม 45 องศาเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อโดยทั่วไป

ในระหว่างการทดสอบ จะใช้ตะขอ ที่จับแหนบ หรือคีมหนีบเข้ากับปลาย/ตัวชิ้นส่วน แล้วดึงในแนวตั้งหรือทำมุม

มาตรฐานทั่วไปสำหรับวิธีการนี้ได้แก่:

IEC 62137-1-1 (การทดสอบความแข็งแรงดึงของข้อต่อบัดกรี)
มาตรฐาน JEDEC JESD22-B115 (สำหรับการดึงขึ้นรูปด้วยแรงกระแทกเย็น)

โดยทั่วไป เพื่อให้เข้าถึงได้ง่ายขึ้นและสามารถทดสอบแรงกดได้อย่างสมจริง แผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำเป็นต้องติดตั้งทำมุม 45 องศา

เครื่องทดสอบรอยต่อสมัยใหม่หลายเครื่องได้รวมความสามารถในการทดสอบทั้งแรงดึงและแรงเฉือนไว้ในระบบเดียว พร้อมด้วยการจัดตำแหน่งอัตโนมัติ เซลล์วัดแรง/น้ำหนัก (โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 0-100 กิโลกรัม) และซอฟต์แวร์วิเคราะห์โหมดความเสียหาย

ขั้นตอนทั่วไปมีดังนี้:

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ถูกยึดติดอย่างแน่นหนากับอุปกรณ์ยึด (แนวตั้งสำหรับการตัด เอียงสำหรับการดึง)
เครื่องมือได้รับการจัดวางให้ตรงกับชิ้นส่วนอย่างแม่นยำ (โดยใช้แท่น XY และกล้องจุลทรรศน์)
แรงจะถูกกระทำในอัตราที่ควบคุมได้ (เช่น 0,1-10 มม./นาที ขึ้นอยู่กับมาตรฐาน)
มีการบันทึกแรงสูงสุดและลักษณะการแตกหักไว้
เกณฑ์การยอมรับใช้สำหรับการเปรียบเทียบ (โดยปกติจะขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้าแต่ละราย หรือตามมาตรฐานขั้นต่ำของ IEC/JEDEC ขึ้นอยู่กับพื้นที่การบัดกรีหรือมวลของชิ้นส่วน)

การวิเคราะห์และตีความข้อบกพร่อง:

การเชื่อมต่อที่ดี: การแตกหักจากการบัดกรีแบบแรงสูง (การเฉือนแบบยืดหยุ่น)
การเชื่อมต่อไม่แข็งแรง: เกิดหลุมบนแผ่นรอง การแตกหักของโลหะระหว่างกันแบบเปราะ หรือความแข็งแรงต่ำ สิ่งนี้บ่งชี้ถึงปัญหาในกระบวนการผลิต (เช่น การเกิดช่องว่างมากเกินไป การอุดตัน การหลอมเหลวที่ไม่ดี)

การทดสอบความแข็งแรงดึงเฉือนเป็นวิธีการทดสอบทางกลแบบทำลายที่จำเป็นในกระบวนการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมความน่าเชื่อถือด้วยเหตุผลสำคัญหลายประการ

เหตุผลหลักที่ทำให้วิธีการนี้มีความสำคัญมีดังต่อไปนี้:

วัดความแข็งแรงเชิงกลและความน่าเชื่อถือที่แท้จริง: ข้อต่อบัดกรีในชิ้นส่วน SMD ต้องทนทานต่อทั้งการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและแรงเชิงกลตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ การทดสอบแรงดึงและแรงเฉือนจะใช้แรงดึง (การดึง) หรือแรงเฉือน (การเฉือน) ที่ควบคุมได้เพื่อวัดแรงสูงสุดที่จำเป็นต่อการทำให้เกิดความเสียหาย ซึ่งให้ข้อมูลเชิงตัวเลขที่เป็นกลางเกี่ยวกับความแข็งแรงของข้อต่อที่วิธีการมองเห็นหรือรังสีเอกซ์ไม่สามารถให้ได้อย่างน่าเชื่อถือ
เครื่องมือนี้สามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่หรือละเอียดอ่อน ซึ่งวิธีการตรวจสอบแบบไม่ทำลายไม่สามารถตรวจจับได้: จุดอ่อนที่สำคัญหลายอย่างมองไม่เห็นหรือตรวจจับได้ยากหากไม่ใช้แรงกดดัน
ชั้นของสารประกอบโลหะผสมที่เปราะบางซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหลอมหรือการบ่ม
ช่องว่างมากเกินไป การเปียกตัวไม่ดี ปริมาณตะกั่วบัดกรีไม่เพียงพอ หรือการปนเปื้อน
การยึดเกาะของแผ่นรองไม่ดี หรือแผ่นรองเริ่มเป็นหลุมในระยะเริ่มต้น
การเปลี่ยนแปลงที่เป็นผลมาจากการย่อขนาด (ข้อต่อที่มีขนาดเล็กกว่าจะมีรูปแบบการกระจายความเค้นที่แตกต่างกัน โดยความหนาของ IMC จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นตามสัดส่วน)

ปัญหาเหล่านี้มักนำไปสู่ความเสียหายที่มีความแข็งแรงต่ำ การทดสอบนี้จะวัดปริมาณความเสียหายเหล่านั้น

เป็นการจำลองความเค้นทางกลและรูปแบบความเสียหายในโลกแห่งความเป็นจริง: ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องเผชิญกับสิ่งต่อไปนี้:
ความเครียดจากการขนส่งและการประกอบ (เช่น การถอดแผงวงจร การติดตั้งขั้วต่อ การทดสอบในวงจร)
การสั่นสะเทือนและแรงกระแทก (ยานยนต์ การบิน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ระหว่างการตกหล่นหรือการขนส่ง)
การเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและแรงทางกล (ความไม่สอดคล้องกันของการขยายตัว/การหดตัว)

การทดสอบแรงเฉือนจำลองแรงด้านข้าง ในขณะที่การทดสอบแรงดึงจำลองแรงดึง/แรงนอกระนาบ ตัวแปรความเร็วสูงแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่ดีกับประสิทธิภาพการตกกระแทก

ระบบนี้สนับสนุนการตรวจสอบกระบวนการ การรับรองคุณภาพ และการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง: ผู้ผลิตใช้ข้อมูลการตัดแบบดึงในสถานการณ์ต่อไปนี้:
การกำหนดคุณลักษณะของกระบวนการ: สารบัดกรีแบบใหม่ การออกแบบแม่พิมพ์ หรือสารเคลือบผิว
การตรวจสอบชิ้นส่วน/การ์ดขาเข้า
การวิเคราะห์ความล้มเหลวหลังจากการทดสอบความทนทาน (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การเสื่อมสภาพ การทดสอบการตกกระแทก)
การเปรียบเทียบระหว่างซัพพลายเออร์หรือคู่ค้า
วิธีการนี้ช่วยเสริมวิธีการอื่นๆ กล่าวคือ ในขณะที่การตัดแบ่งส่วนเผยให้เห็นโครงสร้างจุลภาค และการย้อมสีและการกำจัดเผยให้เห็นรูปแบบรอยแตก การวัดแรงดึงเฉือนให้ผลการวัดที่รวดเร็ว แม่นยำ และอิงตามแรง

เป็นเวลานานหลายปีที่องค์กรของเรา ด้วยทีมงานที่มีความสามารถและประสบการณ์ ได้เข้าใจถึงความต้องการของลูกค้า ให้บริการทดสอบขั้นสูงที่พวกเขาต้องการ และให้ความช่วยเหลือในการจัดตั้ง การนำไปใช้ และการปรับปรุงระบบการจัดการ ภายใต้กรอบนี้ เรายังให้บริการทดสอบ "การทดสอบความแข็งแรงดึงเฉือน - ชิ้นส่วน SMD (อุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว)" แก่ธุรกิจต่างๆ ด้วย