热疲劳会导致弯曲,焊接的弱点,断裂或裂缝,最终整个产品失败。
每次一个设备是关闭的,它的温度变化。(想想多久你的电话整天点亮。)能量流经几层紧密堆积材料导致设备加热,然后迅速冷却。这个温度之间反复振荡装置称为热循环的生命周期。
热循环,通过冷热设备移动的过程,是一个最大的地区在电子,导致失败。如果热疲劳发生时,可以将多个系统内的设备受到影响,导致翘曲,焊料的弱点,打破或开裂,最终,如果离开了彻头彻尾的,整个产品失败。
因为电子是在今天的一切,热循环引起的应变影响组件在工业设备如:
图1:电子产品失败的原因。
有几个原因对热循环组件可以敏感,包括组件放置在电路板和组件的类型,如扁平无铅(QFN)包,球栅阵列(小袋),和陶瓷电容器。这些组件不兼容导致,因此只有焊料可吸收压力。
与strain-sensitive组件,重要的是不要把它们在高应变区,如:
在图2中,QFN被放置在两个大电感在印刷电路板(PCB)有四个角落对峙。在一个热循环的事件,你可以看到高应变区(红色和黄色),发展。QFN的位置产生的高应变区可能会导致焊点QFN的失败。
图2:扁平无铅(QFN)包放置在两个电感在印刷电路板(PCB)进行热分析。
焊接是一个最基本的电路板上的附加组件的方法。像一个金属热胶、焊锡融化,用于块粘在一起,因为它变硬。当焊料退化可能是由于振动或冲击,热循环是最常见的焊点失效的原因。
每一个材料都有一个独特的热膨胀系数(CTE),和不匹配材料焊接疲劳的ct是一个主要推动力。当焊料紧张,组件和电路板之间的债券可以变形,裂纹,或破坏,导致失败的风险。阅读我们的五大理由焊点失败博客了解更多。
图3:球球栅阵列(BGA)与热疲劳裂纹。
图4:由于机械加载应力在BGA球。
一切都在一个电路板并非纯粹的电。分层继电器电材料往往是深埋在电路板,不能观察到从顶部或底部。电力通过他们,他们生长,收缩和变形。预测这些组件将如何应对热循环对准确测试。生命是至关重要的
理想情况下,为了防止热疲劳造成的故障,工程师在设计阶段应减少热压力。使用模拟,他们可以看到压力会发生和改变材料层和限制的数量,位置的组件和材料物理样机之前填充不足。
当使用模拟测试形变场可靠性风险,重要的是要使用软件,有限元分析(FEA)或结构分析能力。有限元分析是一个物理系统的数学表示,使用网格映射到模型元素。网格技术是非常重要的一个精确的分析。了解更多关于有限元分析啮合。
理解形变场可靠性风险是一个重要的步骤在设计电子设备。温度循环是电子产品失效的主要原因之一,而不是设计设备时考虑到这种风险会导致意想不到的产品失败。使用模拟是一个重要的第一步工程师可以消除冗长的设计周期,减少多个原型迭代。
了解更多关于组件级别的可靠性、董事会层面可靠性,影响可靠性和系统级的交互通过查看这个按需网络研讨会:如何预测电子的热循环失败。
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