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影響PCB電路板通孔可靠性的關鍵設計參數

2015年12月12日09:50 NOD

PCB印刷電路板通孔(PTH)的熱循環疲勞失效時電子產品互連失效的主要形式之一。通孔可靠性評估主要分為兩個步驟,即首先進行應力-應變評估,然后進行低周疲勞壽命評估。在IPC的研究報告中給出了上述兩個模型,即應力-應變評估模型和疲勞壽命評估模型,以及進行通孔可靠性評估所需的相關參數信息。


在工程實際中仍主要應用這兩個模型對PTH的可靠性進行評估。IPC的PTH疲勞壽命評估模型是根據對銅箔進行的大量實驗數據結果總結得到的。由于IPC方法的假設前提,其應力-應變評估模型不滿足PTH鍍層端面的邊界自由條件,也不滿足鍍層與基板粘接處的位移連續條件。由此模型計算得到的應力在PTH鍍層中是均勻分布的,但在工程實際中,PTH失效通常發生在鍍層中心處的孔肩位置處。IPC研究報告中記錄的39組樣品的實驗結果也表明,實驗樣品中的9組未發生失效,2組失效發生在焊盤轉角處,其余28組失效均發生在鍍層軸向靠近中心處。課件,鍍層軸向中心處的斷裂失效時PTH失效的最主要形式,這與工程實際中經常發生失效的位置是一致的。

參考文獻針對上述問題,對IPC的應力-應變模型進行了改進。在改進模型的研究中發現,PCB基板厚度與孔徑之比(即厚徑比)、基板厚度與鍍層厚度之比,以及基板作用半徑與孔半徑之比是影響PTH疲勞壽命的主要幾何設計參數。在改進的解析模型基礎上,給出并分析了PTH疲勞壽命對這三組幾何設計參數的靈敏度。選取工程取值范圍內的PCB幾何設計參數,計算得到的靈敏度可以用于指導PCB的設計,提高PCB和PTH的可靠性。

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