影響PCB電路板通孔可靠性的關(guān)鍵設計參數
印刷電路板通孔(PTH)的熱循環(huán)疲勞失效時(shí)電子產(chǎn)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(gè)步驟,即首先進(jìn)行應力-應變評估,然后進(jìn)行低周疲勞壽命評估。在IPC的研究報告中給出了上述兩個(gè)模型,即應力-應變評估模型和疲勞壽命評估模型,以及進(jìn)行通孔可靠性評估所需的相關(guān)參數信息。
在工程實(shí)際中仍主要應用這兩個(gè)模型對PTH的可靠性進(jìn)行評估。IPC的PTH疲勞壽命評估模型是根據對銅箔進(jìn)行的大量實(shí)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(mǎn)足PTH鍍層端面的邊界自由條件,也不滿(mǎn)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(shí)際中,PTH失效通常發(fā)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(shí)驗結果也表明,實(shí)驗樣品中的9組未發(fā)生失效,2組失效發(fā)生在焊盤(pán)轉角處,其余28組失效均發(fā)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(shí)PTH失效的最主要形式,這與工程實(shí)際中經(jīng)常發(fā)生失效的位置是一致的。
參考文獻針對上述問(wèn)題,對IPC的應力-應變模型進(jìn)行了改進(jìn)。在改進(jìn)模型的研究中發(fā)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(jìn)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。