Una de las ventajas de las pruebas de ciclo térmico de los cupones para establecer la fiabilidad es que el inicio y la tasa de acumulación de daño, expresado como aumento de la resistencia , se pueden representar e interpretar . El inicio y la tasa de aumento de la resistencia permite una mayor penetración en los modos de fallo . Esta idea se puede expresar como una mayor precisión en la predicción de que las condiciones son enormes y los fracasos se puede expresar en el montaje y el medio ambiente del uso final.
Ayudado con la percepción de los gráficos de resistencia , los fracasos se pueden clasificar con mayor agudeza , lo que permite un discernir los modos que han sido considerados similares o casi idénticos a través de un examen más casual. Este es el caso de grietas barril. Podemos clasificar las grietas barril en dos categorías en función de cómo fallan y sobre las diferencias morfológicas observadas en microsecciones .
En mi última columna, nos enteramos de grietas de fatiga de metal barril tipo, grietas que se desarrollan lentamente con el tiempo. Vamos a adoptar un fallo que acelera el daño de una manera no lineal que, con el propósito de esta columna , voy a término " crack barril " para contrastar con el "crack barril metálico fatiga ". Aunque el fracaso es el mismo en que la integridad del metal se degrada por la fatiga , parece que con " grietas barril, "el material juega un papel importante en el avance de la tasa de fracaso en PTHs .
Figura 1 : Fotografía de una grieta barril.
Cuando se expone a excursiones térmicas , ya sea en el montaje y repetición del trabajo, o provocada por las pruebas térmicas, de ciclo grietas de cobre que se desarrollan en una forma que produce una tasa de aumento de la resistencia en el cañón de la actual PTHs lo que se describe mejor como un modo de fallo acelerado. cambio de material puede ser un factor que influye en cómo los circuitos falla en este incremento no lineal en la resistencia. El daño puede haber un retraso en la aparición , pero, una vez iniciados , tienden a acelerar hasta el fallo (falta ser un 10% de aumento de la resistencia por convención) . Grietas en el cañón del anticipo PTH a través de la metalización y las capas de cobre electrolítico , incluso de multiplicación a través de cristales de cobre, y atravesando el cañón en una vía recta y horizontal. Barril grietas se encuentran con frecuencia de estar abierto al momento de examinar el microscopio.
En el gráfico se presenta en la Figura 2 muestra la variación de la resistencia en miliohmios por medida del ciclo térmico a la temperatura más alta . Observe que el gráfico muestra la resistencia que al principio de la prueba hubo un cierto grado de alivio de tensión o de recocido en donde la resistencia se reduce por debajo de la lectura inicial de hasta aproximadamente 150 ciclos . Al parecer, el recocido reduce la presión sobre los rastros de cobre y las interconexiones , resultando en una disminución de la resistencia de un número de ciclos. El alivio de la tensión inicial del circuito es un fenómeno común que se observa en la mayoría de las pruebas en que se retrasó el inicio de la acumulación de daños.
La acumulación de daño es con frecuencia lineal hasta que la resistencia aumenta al 2% , después de que una aceleración no lineal se puede observar . Después de la acumulación de 2% de daño , las interconexiones comprometida puede presentar una acumulación exponencial de los daños hasta el fracaso en este caso , aproximadamente a 375 ciclos. El perfil de daños en el gráfico de la resistencia es típico de una deficiencia de la aceleración de tipo no lineal.
Figura 2: gráfico que muestra la acumulación de daños Resistencia acelerando.
Cabe señalar que la acumulación de resistencia con cada excursión térmica es un reflejo de las grietas en desarrollo de cientos de PTHs en la muestra problema , y es un agregado de daño en todos los interconexiones. El examen microscópico se limita a ver sólo unos cuantos agujeros por sección. El examen microscópico con frecuencia se buscan las grietas y fallas barril de metal tipo de fatiga . La gráfica ayuda a determinar la resistencia que está dominando el fracaso. El inicio temprano y acelerado altamente daños son la mayoría de los fracasos a menudo crack barril.
métodos de imágenes térmicas permiten identificar la PTH más dañados de los cientos . Esto mejora enormemente la capacidad de encontrar la PTHs más dañadas e interpretar el significado de las diferencias sutiles en daños.
Cuando los criterios de fracaso son en un 10% aumento de la resistencia en un circuito y la prueba se detiene exactamente cuándo un aumento del 10 % de la resistencia se consigue , un poderoso método puede ser utilizado. Debido a que el circuito falló, no está abierto, una baja corriente se puede aplicar al circuito. El aumento de la resistencia en la PTH dañado hace que el calor a un grado mayor que PTHs en buen estado. Con la aplicación de una amperios pocas interconexiones dañado se calentará uno o dos grados más alta que las interconexiones adyacentes.
Al utilizar una cámara térmica, la determinación de PTH más dañados de los cientos pueden ser fácilmente identificados y microsectioned . Este método le permite a uno centrarse en el modo de falla dominante y al mismo tiempo observar los modos de fallo que están latentes en desarrollo, pero no se expresan como los ciclos de reducción al fracaso. Parada en la prueba de 10 % permite encontrar y observar un fracaso maduración goteo de información, en lugar de un circuito catastróficamente no es ninguna deformación considerable .
El análisis dinámico mecánico ( DMA ) es un método de análisis térmico que las medidas de las propiedades viscoelásticas de un material. El ensayo provoca un desplazamiento mecánico en una muestra de deformación, y mide la resistencia del material con el desplazamiento y su capacidad de volver a su estado original en un rango de temperaturas. Este método mide la relación entre las características viscosas y elásticas del material, que puede cambiar en respuesta a los ciclos térmicos. Un material que se deforma elástica en respuesta a una fuerza, y vuelve a su forma original cuando la fuerza se retira . Un material que se deforma en respuesta a una fuerza, pero no regresa a su forma original después de la fuerza se retira , se dice que es plásticamente deformados .
Una grieta en una de PTH en que el material conserva la elasticidad se puede cerrar entre excursiones térmicas , volviendo la resistencia a su valor inicial . Las probetas de ensayo que vuelven a su resistencia inicial entre los ciclos térmicos se dice que son auto-sanación. material deformado plásticamente en torno a un PTH no puede evitar que las grietas de cierre entre excursiones térmicas. Esto confiere una resistencia a la histéresis , donde la resistencia se eleva entre excursiones térmicas. Esto ocurre cuando la grieta barril se mantiene abierto y se amplía con cada excursión térmico posterior .
Es probable que la aceleración observada en este tipo de avería se debe en parte a la acumulación lenta deformación plástica del material dieléctrico en respuesta a los ciclos térmicos. Una buena analogía es que el material actúa como un trinquete ampliar la grieta con cada excursión térmica.
Figura 3 : Imagen de la animación que representa el fracaso de la aceleración de una grieta barril. Haga clic aquí para la animación .
Motivos de preocupación y Consideraciones
Recuerde: La fiabilidad es un equilibrio entre la fuerza y la fuerza. Cuando la fuerza aplicada es mayor que la fuerza del cobre y el material dieléctrico , el PLP no . Durante las excursiones térmicas , la PTH se encuentra bajo tensión de la Z - eje de expansión y, al mismo tiempo, una compresión hacia el interior en medio de la determinación de PTH debido a la x y la expansión del eje y. Una vez iniciado, grietas de cobre se desarrollan rápidamente para producir los primeros fracasos . Una grieta barril refleja un modo de fallo acelerando y es el resultado de la fuerza, inducida por la expansión térmica del material , siendo mayor que la fuerza de las interconexiones de cobre y el material dieléctrico combinado . El cobre se fatiga y al mismo tiempo, el material pierde elasticidad y se somete a una deformación plástica. En el peor de los casos el resultado puede ser una falla catastrófica de la PTH en tan sólo unos pocos ciclos .
Paul Reid es un coordinador del programa en PLP Solutions Inc. de Interconexión , Ottawa , donde sus responsabilidades incluyen pruebas de fiabilidad , análisis de fallas, análisis de materiales y consultoría PLP fiabilidad. Para contactar con Paul , haga clic en aquí.
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