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電源適配器的焊點失效機理

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電源適配器的焊點失效機理

發布日期:2019-08-10 作者:電源適配器 點擊:

隨著電源適配器開關電源)組裝密度越來越高,承擔機械與電氣連接功能的焊點尺寸越來越小,而任意一個焊點的失效就有可能造成器件甚至開關電源的失效。因此,焊點的可靠性是電源適配器可靠性的關鍵之一。在實際中,焊點的失效通常由各種複雜因素相互作用引發,不同的使用環境有不同的失效機理,焊點的主要失效機理包括熱致失效、機械失效和化學失效等。

1、熱致失效:熱致失效主要是指由熱循環和熱衝擊引起的疲勞失效,高溫導致的失效同樣包括在內。由於表麵貼裝元件、PCB和焊料之間的熱膨脹係數不匹配,當環境溫度發生變化或者開關電源本身發熱時,焊點內就會產生熱應力,隨開關電源的間斷使用次數,應力的周期性變化導致焊點的熱疲勞失效。

2、機械失效:機械失效主要是指由機械衝擊引起的過載與衝擊失效以及由機械振動引起的機械疲勞失效。當電源適配器的印製電路組件受到彎曲、晃動或其他的應力作用時,將可能導致焊點失效。一般而言,較小的焊點是電源組件中最薄弱的環節。當它連接柔性結構有引腳的元件到PCB時,由於引腳可以吸收一部分應力,故障點不會承受很大應力。但是當組裝大體積的器件後,當電源組件受到機械衝擊時,例如,跌落或者PCB在後續的裝配和測試工序中受到了較大的衝擊或者擠壓彎曲,而器件本身的剛性又比較強時,焊點就會承受較大的應力,導致焊點疲勞失效。即使當這種應力遠低於屈服應力水平時,也可能引起金屬材料疲勞,經過大量小幅值、高頻率振動循環後,振動疲勞失效就會產生。盡管每次振動循環對焊點的破壞很小,但經過很多次循環,將會在焊點處產生裂紋。隨時間的推移,裂紋還會隨循環次數的增加而蔓延。

3、電化學失效:電化學失效是指在一定的溫度、濕度和大氣壓條件下,由於發生電化學反應而引起的失效。電化學失效的主要形式有導電離子汙染物引起的橋連、枝晶生長、導電陽極絲生長和錫須等。離子殘留物與水汽是電化學失效的核心要素。殘留在PCB上的導電離子汙染物,可能引起焊點間橋接。特別是在潮濕的環境中,離子殘留物是電的良好導體,它們能夠跨過絕緣間隙而形成短路。離子汙染物可以由多種途徑產生,包括印製板製造工藝、焊料、手工操作汙染或大氣中的汙染。

電源適配器

在水汽和電流的綜合條件下,由於點解引起金屬從一個導體(陽極氧化成離子)向另一個導體(陰極)遷移,會發生外形象樹枝的金屬枝晶生長。這種失效機理能夠導致短路、漏電和其他故障。“錫須”是在電源產品長期儲存、使用過程中在機械、濕度、使用環境等作用下,會在鍍錫層的表麵生長處一些胡須形狀的錫單晶體,其主要成分是錫。

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