Spolehlivostní analýza pájených spojů s ohledem na typ vývodů součástek a typ nosného substrátu
Reliability Analysis of Solder Joints with Respect to Type of Component Lead and Type of Support Substrate
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Anna Kadlecová
Vedoucí práce
Veselý Petr
Oponent práce
Šíma Karel
Studijní obor
Technologické systémyStudijní program
Elektrotechnika, energetika a managementInstituce přidělující hodnost
katedra elektrotechnologiePráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato práce se zabývá analýzou spolehlivosti pájených spojů na různých druzích nosných substrátů desek plošných spojů a na odlišných typech vývodů součástek v závislosti na počtu cyklů v teplotní šokové komoře. Celkem bylo využito pět diagnostických nástrojů na zhodnocení spolehlivosti spojů. První metodikou bylo měření elektrického odporu, a to jednak kontinuálně během šokové zkoušky a následně po jejím skončení. Dalším nástrojem na určení spolehlivosti byla konfokální mikroskopie, pomocí které se zjišťovaly defekty na jednotlivých spojích. Tato analýza byla doplněna o skenovací elektronovou mikroskopii, kterou se stanovovaly šířky intermetalických vrstev na rozhraní pájeného spoje a pájecí plošky. Následně se u spojů zjišťovala jejich pevnost ve smyku a jako poslední byla provedena termomechanická analýza, jenž sloužila k určení koeficientu teplotní roztažnosti a teplotě skelného přechodu jednotlivých substrátů. Největší degradace pájených spojů nastala vlivem tepelných šoků u „bezvývodového“ typu pouzdra součástek na sklolaminátovém epoxidovém substrátu s hliníkovou základnou, která se projevila vysokou hodnotou elektrického odporu spojů, výskytem rozsáhlých trhlin ve spojích, strmým nárůstem šířky IMC vrstvy a sníženou pevností ve smyku. Naopak, největší odolnost vykazovaly spoje na klasickém substrátu FR4. This thesis deals with the analysis of the reliability of soldered joints on different types of PCB substrates and different types of component terminals depending on the number of cycles in the thermal shock chamber. Five diagnostic tools were used to evaluate the reliability of the joints. The first methodology was the measurement of electrical resistance during and after the shock test. Another tool used to determine reliability was confocal microscopy, which was used to detect defects at individual joints. This analysis was supplemented by scanning electron microscopy to determine the widths of the intermetallic layers at the interface between the solder joint and the solder pad. Subsequently, the joints were examined for their shear strength. Lastly, a thermomechanical analysis was performed to determine the coefficient of thermal expansion and glass transition temperature of the individual substrates. Solder joints of the "lead-free" type of component package on a fiberglass epoxy substrate with an aluminum base suffered the greatest degradation due to thermal shocks, resulting in a high value of electrical resistance of the joints, an appearance of extensive cracks in the joints, a steep increase in the width of the IMC layer and reduced shear strength. On the contrary, the joints on the classic FR4 substrate showed the greatest resistance.