Chip ellenállás és forraszanyag repedés

Forrasztás - gyakorlati tudnivalók (Július 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Itt találhatók megoldások az esetlegesen felmerülő problémákra

BY KORY SCHROEDER
Marketing és Mérnöki Igazgató
Stackpole Electronics
www.seielect.com

Számos tényező befolyásolja a kerámia-szubsztrát alapú chip ellenállások hosszú távú megbízhatóságát. Ezek közé tartoznak a forrasztás, a hőmérsékletváltozások, vagy akár a normál üzemi körülmények között az alkatrész élettartama alatt várható ellenállásváltozások.

Látott és láthatatlan repedések

Az egyik gyakran figyelmen kívül hagyott tényező, amely kihat a 2010-es és a 2512 méretű kerámia szubsztrát alapú chip ellenállásokra, mind a vastag, mind a vékony film esetében az alkatrészek repedése vagy a forraszanyag-meghibásodás lehetősége. Az alkalmazási feltételek alapos elemzése és a megfelelő PCB kialakítás nagymértékben csökkenti a hiba előfordulását, de bizonyos esetekben a kerámia aljzatokra épített chip ellenállások egyszerűen nem alkalmasak.

1. ábra: A 2512-es méretű chip ellenállás, amely repedést mutat a forraszanyagon.

Az 1. ábrán látható eseteknél a forraszanyag-kötés repedése érzékelhető viszonylag egyszerű. Gyakran azonban a repedések nem könnyen láthatóak. Lehet, hogy túl kicsi ahhoz, hogy normál nagyításnál látható legyen, vagy a rész alján vagy a lezárásnál lehet. Vannak azonban olyan figyelmeztető jelek, amelyek jelezhetik a fennálló problémákat.

2. ábra: 2512-es méretű chip ellenállás megszakított forraszanyag-keresztmetszete.

Jellemzően a forraszanyag-csatlakozással vagy komponens mikrokarcával ellátott chip-ellenállás szokatlanul nagy ellenállást mutat a mechanikai, hő- vagy elektromos feszültség után, amely a repedést okozta. A normál általános célú ellenállásoknak az összes gyártási művelet befejezése után az eredeti értéküknél kevesebbet kell 1% -kal eltolódniuk. A rezisztencia 1% és 3% közötti változása gyanúja lenne, és a gyártás után több mint 3% -os eltolódást feltétlenül meg kell vizsgálni a repedéshez. Ebben az esetben a repedések szinte mindig láthatóak a véglezárásnál vagy annak közelében, de nem feltétlenül láthatók a rész felszínén vagy a felmondásnál.

Helytelen elhelyezési erő

Megjegyzendő, hogy a repedt kerámia chip komponensek másik fő oka nem megfelelő elhelyezési erő. Az MLCC kondenzátorok rendszeresen tapasztalják ezt a problémát, mivel a komponens magassága jelentősen eltérhet egy gyártótól a másikig.

A chip ellenállásoknál kevésbé gyakoriak olyan repedések, amelyek a komponens magasságának változásai miatt következnek be; A chip-ellenállás aljzatai viszonylag közel vastagok minden nagy gyártó számára. Ha azonban a pick-and-place gépek nem megfelelően vannak karbantartva és kalibrálva, vagy ha az elhelyezés sebessége a berendezés felső felén van, a gép túl nagy erőt kifejtő repedéseit tapasztalhatja. Ez tipikusan az alkatrész egyik oldalán repedést okoz vízszintesen a másik részen, mindig a rész középső részéhez képest, és általában viszonylag egyenes vonalban.

A repedések gyakran a rész aljáról származnak, és a csúcsra terjednek. Bizonyos esetekben a repedés nem nyúlik keresztül a film ellenállásos elemen, amely esetben a rész még mindig tűréshatáron belül olvasható. A rész biztosan megnyílik, ha vannak olyan mechanikai vagy termikus terhelések, amelyekhez az áramkör ki van téve. Ez olyan látens hibát okozna, amelyet nagyon nehéz észlelni, mielőtt a végtermék eléri a mezőt.

Anyagkifejtés

Az anyagkibocsátási különbségek következtében fellépő repedések általában a végződésnél vagy annak közelében vannak, és általában kevésbé lineárisak. Az ilyen hiba tényleges oka a PCB és a kerámia chip ellenállás közötti tágulási tényező különbsége. Egyszerűen megfogalmazva, a PCB jelentősen bővíthető, összehúzódhat, és flexibilis, miközben a kerámia chip nem képes. Bár a két anyag közötti hőtágulási együttható közötti különbségek mindenképpen ebbe tartoznak, továbbra is lehetséges ilyen típusú meghibásodás olyan körülmények között, amelyeknek nincs jelentős termikus gradiense.

megoldások

Az alkatrészek a csavaros szerelés, a csatlakozók csatlakoztatása és eltávolítása, illetve a rezgés miatt a hajlító- és hajlítóerők hatásának lehetnek kitéve a NYÁK-ból. Az olyan végtermékek esetében, ahol a nyomtatott áramköri lapot csavarokkal vagy a csatlakoztatandó és a kihúzható csatlakozókkal szerelték fel, az egyik lehetséges megoldás az összes 2010-es és nagyobb tok méretű chip összetevők eltávolítása a csatlakozótól vagy szerelési nyílástól távol amint lehet. Olyan esetekben, amikor ez nem megvalósítható, vagy amikor az áramköri szerelvény feltétlenül vibrációnak van kitéve, például amikor egy motorra van szerelve, akkor egy másik megoldást kell keresni.

3. ábra: Felületre szerelhető ellenálláscsomagok kompatibilis lezárással.

Olyan alkalmazások esetében, amelyeknek már van néhány átmenő alkatrésze, és rendelkeznek a táblaterületekkel, a válasz olyan egyszerű lehet, mint egy átbocsátott átmenő lyuk komponensre történő átkapcsolás. De a felületre szerelhető alkatrészek és gyártási folyamatok elterjedésével ez nem mindig praktikus vagy megvalósítható. Nincs értelme megváltoztatni az ellenállást az SMT-től az átmenő lyukig, ha ez az egyik olyan rész a táblán, amely nem felszíni rögzítés. A probléma legelterjedtebb, jelenleg elérhető felszíni szerelési megoldása a formázott SMD csomag, melynek fémlemez-vezetékei a rész oldalán és alatta futnak. Ezek a megfelelő lezárások szabadon hajthatók előre és hátra a fedélzeten, és hatékonyan kiküszöbölik a repedés vagy a forraszanyag közös integritási problémáit. Az ilyen formázott SMD csomagok általában egy drótkötésű ellenállásos elemet kínálnak, de vastag film, vékony vagy fémfilm és szénkompozíciós elemek is könnyen hozzáférhetőek. A huzalozott elemek nagyon népszerűek, mert képesek ellenállni a szélsőséges hőmérsékleteknek. A felületre szerelt huzalhuzalok jellemzően 275C-ig terjedő hőmérsékleten működnek, ahol az összes többi elemtípus 155C-ra és az alatt van.

Az öntött SMD csomagok mellett nagy teljesítményű SMD csomagok is vannak, ahol a fémházat az alsó oldalra szerelt chipellenállásokkal együtt használják; ez a konfiguráció lehetővé teszi a fémvégződéseknek a fedélzeten történő szabad bővítését és szabad kötését is. Ez a két lehetőség, bár könnyen hozzáférhető, drágább, mint a szabványos vastagfilm-chipek, amelyeket helyettesítenek. Ezek a csomagtípusok is meglehetősen nagyok mind a használt helyek és a magasság tekintetében. Ezenkívül az SMD öntött drótkötélpárok indukciósak, még akkor is, ha nem induktív sebzéssel vannak ellátva, és csak az 5 kΩ alatti ellenállási értékek között vannak korlátozva.

A chip-ellenállásoknak és a nagy teljesítményű védelmi ellenállásoknak köszönhető impulzus gyors fejlődése és elfogadása lehetővé tette számos olyan alkalmazást, amelyek a múltban átmenő ellenállásokat használtak a felszíni szerelésű eszközökre való áttéréshez. Ez leegyszerűsíti a gyártási folyamatokat, és általában jelentős mennyiségű lemezterületet és terméktömeget takarít meg. Bizonyos alkalmazások azonban hő- és mechanikai igénybevételnek vannak kitéve, ami összetevő repedés és forraszanyag-integritás problémákat okoz. Azonban a fedélzeti elrendezés és a megfelelő komponens kiválasztás gondos elemzésével az általános megbízhatóság nagymértékben javítható az 0, 5 W-os vagy annál magasabb ellenállásigényű teljesítményigény esetén. A megfelelő fémmegszakítókkal ellátott felületi rögzítő ellenállások könnyen hozzáférhető megoldást kínálnak, amely teljesen mentes a komponensek repedezésére és a forraszanyag-csatlakozásra vagy a lezárás meghiúsulására. ■