当前位置：文档之家 › 连接器焊接不良失效分析

连接器焊接不良失效分析

  • 格式：pdf
  • 大小：14.80 MB
  • 文档页数：7

连接器焊接不良失效分析

黄爱珍袁陆玉凤

渊深圳长城开发科技股份有限公司袁广东深圳518000冤

摘要院连接器焊接不良失效时有发生袁针对连接器引脚空焊不良进行了深入的分析袁详细地介绍了分析的过程和手段遥通过外观检查尧wettingbalance尧切片尧SEM+EDS尧DSC等分析手段袁发现连接器引脚空焊不良的主要原因是FPC软板变形遥同时袁提出了有效的改善对策袁以降低或避免此空焊不良的发生遥关键词院连接器曰柔性电路板曰空焊曰润湿性曰变形中图分类号院TM503+.5文献标志码院A文章编号院1672-5468渊2019冤S1-0063-07doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2019.S1.012

FailureAnalysisofConnectorSolderingDefects

HUANGAizhen袁LUYufeng

渊ShenzhenKaifaTechnologyCo.袁Ltd.袁Shenzhen518000袁China冤

Abstract院Poorweldingfailureofconnectoroccursfromtimetotime.Thepoorair-weldingofconnectorpinisanalyzeddeeply袁andtheprocessandmeansofanalysisareintroducedindetail.Throughtheanalysismeansofappearanceinspection袁wettingbalance袁slice袁SEMandDSC袁it

isfoundthatthemainreasonforthepoorweldingofconnectorpinisthedeformationofFPC.Atthesametime袁someeffectivecountermeasuresareputforwardsoastoreduceor

avoidtheoccurrenceofpoorairwelding.Keywords院connector曰FPC曰weldingopening曰wettability曰deformation

收稿日期院2019-04-16作者简介院黄爱珍渊1986-冤袁女袁广东深圳人袁深圳长城开发科技股份有限公司项目管理工程师袁从事PCB&PCBA焊接可靠性方面的研究工作

遥电子产品可靠性与环境试验耘蕴耘悦栽砸韵晕陨悦孕砸韵阅哉悦栽砸耘L陨粤月陨蕴I栽再粤晕阅耘晕灾陨R韵晕酝耘晕栽粤蕴栽耘杂栽陨晕郧可靠性物理与失效分析技术

0引言

连接器作为电子产品中的重要组成部件之一袁

其焊接质量直接影响着电子产品的性能袁尤其是多引脚的连接器的焊接不良现象普遍存在的遥由

于受连接器引脚的共面性袁连接器的可焊性能力尧镀层品质尧焊接热量和锡膏品质袁以及电路板的

高温翘曲变形等多种因素的影响袁在焊接连接器

时常表现出来有空焊尧虚焊等异常[3-4]遥本文选取

了连接器焊接到柔性电路板渊FPC院FlexiblePrintedCircuit冤软板上出现空焊的案例进行分析遥

1案例分析

1.1背景

连接器焊接到FPC上时袁连接器的引脚出现

了空焊尧上锡高度不足等不良现象袁不良率约为70%遥产品正面渊经一次回流冤和反面渊经两次回

流冤的连接器引脚均有发现空焊不良袁不良主要

发生在连接器的两端遥连接器引脚的表面处理方

阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕63阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕2019年电子产品可靠性与环境试验

式是电镀镍金渊ENEG冤袁FPC的表面处理方式是OSP遥不良产品的外观图如图1所示遥

1.2分析过程

1.2.1外观检查

使用3D光学显微镜对失效样品进行外观检

查袁发现院1冤连接器的中间区域上锡较好袁侧端有空焊现象曰2冤将连接器的焊点立起来袁以连接

器塑胶本体作为基准线袁观察连接器引脚到基准

线的高度袁发现FPC与连接器引脚间有变形袁呈现中间高两端低的现象[5]遥不良产品焊点的外观

如图2所示遥1.2.2沾锡能力测试

参考IPCJ-STD002D对连接器Pin进行沾锡

能力测试袁以确认连接器Pin的可焊性是否正常袁

测试参数如表1所示遥

表1可焊性测试参数cFPC与连接器引脚

间

有变形

图2不良产品焊点外观反面渊经两次回流冤

正面渊

经一

次回流冤

图1不良产品的外观图引

脚末

端未上锡

左中右

空焊

Pin1Pin15基准线

焊锡测试温度渊t/益冤浸入角度/毅浸入速度渊v/mm窑s-1冤浸入深度/mm测试时间渊t/s冤

SAC305渊Sn96.5Ag3.0Cu0.5冤2459050.15b中间区域上锡较好

c右端出现空焊现象

a引脚末端未上锡

64阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕第1期

连接器正反面引脚的沾锡能力测试结果如图3

所示袁从图3中的测试曲线上可以看出袁引脚上

锡良好袁可焊性未发现明显的异常遥

1.2.3焊点IMC分析

选择不良产品上的正常焊点进行切片和SEM+EDS分析袁通过观察焊点IMC的生长状况袁确认

焊点内部的润湿状况袁以及焊接热量是否正常袁

结果如图4所示遥从结果上看袁连接器焊点生成

了连续的且厚度正常的Ni3Sn4IMC层袁即焊点内

部润湿良好袁焊接热量正常遥故初步排除焊接热量对此案不良现象的影响遥

Allresultsinweight/%

SpectrumCNiAuTotal

114.4867.9817.54100.00

2/100.00/

100.00图3连接器物料沾锡能力测试结果

图4焊点IMC测试结果a

b10滋m

15kV

Electron

Image1

1.88滋m

1.76滋m1.80滋m3.88滋m

3.20滋m3.25滋

m

5滋

m

15kV伊5,00050滋m15kV伊300

伊50500滋m黄爱珍等院连接器焊接不良失效分析

65阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕2019年电子产品可靠性与环境试验

1.2.4锡膏品质分析

本案例中使用的锡膏为千住K2V锡膏袁通过

测定其扩散性来验证锡膏的润湿品质状况遥扩散性测定参考标准JIS-Z-31978.3.1.1进行袁将适量

的锡膏试样放置在铜板上袁加热一定的时间使其

熔化袁待冷却凝固后测量锡膏的尺寸来计算得出锡膏的扩散率遥具体的计算方法如下院SR=渊D-H冤/D*100渊1冤

式渊1冤中院SR要要要扩散率渊%冤曰

H要要要扩散凝固后的锡膏高度曰

D要要要扩散凝固后的锡膏直径渊把扩散凝固后

的锡膏假定为球体袁D=1.24V1/3冤遥

测试结果如表2和图5所示遥根据行业及制

程的经验显示袁锡膏的扩散率达到75%~80%时袁其润湿性正常遥从5片试样的测试结果来看袁该

锡膏的润湿性良好遥1.2.5焊点切片分析

对NG样品连接器的焊点进行切片分析袁结果如图6所示遥从图6中可以看出袁左右两侧引脚

到FPC-Pad的间距明显地比中间引脚到FPC-Pad

的间距大袁间距差异达到108.3滋m袁呈现两侧高中间低的现象遥表2样品锡膏扩散率测试结果

样品扩散率/%

样品181.65

样品280.10

样

品

383.77样品482.12

样品584.70

图

5锡膏扩散

性测

试结果12345Pin1Pin2Pin5127.5滋mPin14Pin15Pin1819.2滋mPin36Pin37Pin4034滋m82滋m

图7NG样品焊点切片测试结果

66阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕第1期

图9连接器引脚共面性测试结

果OK样品的焊点切片测试结果如图7所示袁从

图7中可以看出袁OK样品的焊点同样呈现出两侧

高中间低的现象袁间距差异为44.9滋m袁远小于NG样品焊点的内间距遥

为了进一步地确认样品焊点内引脚到FPC-Pad的间距变化规律袁随机地选取了8片样品渊包

括正反面冤进行切片并量测尺寸袁统计结果如图8所示袁与图7现象一致遥

1.2.6连接器共面性分析

对过炉前和过炉后的连接器引脚进行共面性

量测袁结果如图9所示袁从图9中未发现超出规格渊100滋m冤的现象遥初步排除连接器变形对此失效的影响遥1.2.7FPC热变形分析

从结构上看袁FPC的连接器焊接区域背面都有贴合FR4补强片袁目的是增加FPC的机械强度袁

便于连接器焊接遥由于FPC

软板的强度较

低袁高温变形较大袁因而补

强片的耐热变形能力袁将直

接影响到FPC

侧的变形状况袁从而影响到焊

接的有效距离遥

因此我们会重点关注补强片

的耐热性遥利用差热扫描仪渊DSC冤测试补

强片的玻璃化转变温度渊Tg冤袁

得到Tg仅为130~140益袁

即补强片从玻

璃态转化为橡胶态的温度点为130~140益遥在正常的无铅焊接

中需要经受235~250益的高温袁在此高温过

程中Pin1Pin2Pin557.9滋mPin14Pin15Pin1813滋mPin36Pin37Pin4030滋m48.6滋

m

图7OK样品焊点切片测试结果

图8焊点内各

引脚

到

FPC-Pad间距统计滋m

1#1#2#2#3#3#4#4#黄爱珍等院连接器焊接不良失效分析

67阅陨粤晕在陨悦匀粤晕孕陨晕运耘运粤韵X陨晕郧再哉匀哉粤晕允I晕郧杂匀陨再粤晕2019年电子产品可靠性与环境试验

补强片处于橡胶态袁很可能会发生较大的翘曲变

形袁未能对FPC软板起到很好的支撑作用袁以致

于FPC软板发生了较大的翘曲变形遥

1.2.8产品结构分析

从结构上看袁连接器是通过post柱与FPC的

定位孔匹配的袁如果post柱和定位孔的匹配性不

佳袁则贴装插入时post柱也会使FPC产生一定的变形遥通过对NG品/OK品的post柱和定位孔位置

进行外观检查袁发现院NG品补强片与FPC定位孔

对位不准袁FPC的通孔内有毛刺等问题袁部分样品的连接器post柱无法正常下压袁底部顶在补强片

表面或孔内毛刺上袁如图11所示遥

1.3结果分析

综合上述的试验结果袁连接器空焊不良与物

料可焊性尧SMT焊接热量尧锡膏润湿性尧连接器共面性无关袁与FPC软板变形有关遥FPC软板的变形主要来自于以下两个方面遥a冤由于公差及FPC软板定位孔毛刺等问题袁

连接器两侧的post柱与FPC软板上定位孔匹配性不佳袁贴装插入时post柱支撑在FPC软板表面或定位孔内毛刺

上袁对FPC软板有机械应力的作

用袁导致FPC软板变形渊如图12所示冤遥b冤FPC补强片耐热变形能

力不佳袁焊接高温过程未对FPC

软板起到加强支撑的作用袁以致于FPC软板发生翘曲变形遥FPC

补强片的Tg只有130~140益袁即

在温度低于130~140益时袁补强片呈刚性袁在应力作用下形变很

小袁状态类似玻璃袁处在玻璃态遥当温度超过130~140益时袁

补强片从玻璃态转变为橡胶态袁

在应力的作用下形变明显且随着温度的升高而增大渊如图13所示冤遥在正常的焊接中产品需要经受235~

250益的高温袁在此高温过程中补强片处于橡胶的

高弹状态袁未能对FPC软板起到加强支撑的作用袁以致于FPC软板发生翘曲变形渊如图14所示冤遥图10

FPC补强片玻璃化转变温度测试结果

图

11

OK&NG

产品post柱

和定位孔匹配

性NGNGNG

OK

OK

图13非晶态高聚物的温度-形变曲线形变玻璃态高弹态粘流

态

温度渊t/益冤TgTr图12post柱与定位孔不匹配导致FPC软板变形示意图Post柱

软板孔内毛刺/对位不准a

合集下载

焊接接头不良的原因

焊接接头不良的原因

焊接接头不良的原因

焊接是一种常见的金属连接方式，但是在焊接过程中可能会出现接头不良的情况。接头不良会导致焊接件的质量下降，甚至可能引发安全隐患。接下来，我们将探讨一些导致焊接接头不良的原因。

首先，焊接过程中的不良操作可能是导致接头不良的主要原因之一。例如，焊接工艺参数设置不当、焊接速度过快或过慢、焊接电流电压不稳定等都会影响焊接接头的质量。此外，焊接操作人员的技术水平和经验也会对焊接接头的质量产生重要影响。

其次，焊接材料的选择和准备也是影响接头质量的重要因素。如果焊接材料的质量不达标，或者在焊接前没有进行适当的清洁和处理，都可能导致接头不良。此外，焊接材料的配比和焊接件的设计也会对接头质量产生影响。

另外，环境因素也可能导致焊接接头不良。例如，焊接过程中的气氛控制不当、环境温度过高或过低、湿度过大等都会对焊接接头的质量产生影响。此外，焊接过程中可能产生的气泡、氧化物等也会导致接头不良。

综上所述，焊接接头不良可能是由多种因素共同作用导致的。为了确保焊接接头的质量，我们需要在焊接过程中严格控制焊接工艺参数，选用合格的焊接材料，保证焊接环境的良好，并加强对焊接操作人员的培训和管理。只有这样，才能有效地避免焊接接头不良的发生，确保焊接件的质量和安全。

电连接器典型失效模式及机理分析

电连接器典型失效模式及机理分析

电连接器典型失效模式及机理分析

摘要：针对电连接器可靠性问题，开展电连接器机械连接失效问题分析。通过对实际使用过程中出现问题的各型号连接器进行外观观察、内部检查或断口分析，总结出电连接器机械连接存在不同类型的失效模式，主要表现为由工艺问题导致的焊接或压接失效，由使用问题导致的变形或疲劳断裂。建议严格控制电连接器的工艺过程；对使用环境、应力条件进行评价；同时安装、使用准确到位，减少因机械连接问题引起的失效问题。

关键词：电连接器；机械连接；工艺；失效

引言

电连接器用于实现电信号的传输和控制以及电子与电气设备之间的电连接，在航天、航空、电子、通信等重要领域广泛应用。电连接器要求在各种环境条件下可靠地导通电路、传递信息、实现特定功能，其可靠性直接影响装备、产品等工程系统的可靠性工作。

电连接器与其它电子元器件相比，失效模式不仅取决于电气性能，还很大程度上取决于机械性能及环境因素，主要表现为接触不良、绝缘不良、机械连接失效和其它失效模式。本文研究内容作为电连接器可靠性分析的一部分，重点关注电连接器的失效问题及机理分析，选择不同机械连接问题导致的失效，结合工艺、使用和环境因素分析机械连接失效机理，提出同类问题的改进措施。

1 分析过程

1.1 案例 1：焊接连接失效

某视频电缆在使用中起视频信号传输作用，在调试时发现该电缆芯线与屏蔽层短路。用体视显微镜对失效电缆进行外观观察，可见：该电缆的导线外绝缘层未见明显异常，插针接头未见明显异常。为了进一步确定视频电缆的失效状态，使用万用表对插针、线芯与接头外壳、屏蔽层分别进行测试，测得插针与接头外壳、屏蔽层出现短路现象，线芯与接头外壳、屏蔽层也出现短路现象。将接头部分与导线部分剪开，测得接头部分连接状态同上述现象，导线线芯与屏蔽层未短路，故失效位置定位于接头部分的内部。对产品进行解剖检查视频电缆的内部连接状态，可见：插针与线芯连接在一起，屏蔽层与接头外壳连接在一起。但发现与插针根部连接的线芯同其它位置相比较松散，进行下一步的解剖分析，其余位置未见明显异常。采用机械法将视频电缆接头的局部金属外壳去除，再使用万用表测量插针与剩余接头外壳的连接状态，此时不短路，故短路点出现在已开封位置。对已开封部位进行观察发现：插针与线芯通过焊料连接，连接处线芯中的一根导线从焊接根部与线芯分离，且与插针连接的线芯一定长度内（约 5 mm 长度）无绝缘保护，使从线芯中分离的一根导线直接与壳体接触，造成短路。

动车组电气连接器常见失效模式分析

动车组电气连接器常见失效模式分析

动车组电气连接器常见失效模式分析

摘 要： 动车组的重要环节包括电气连接器，他为动车组的正常运行奠定了基础。在动车组的使用过程中，电器连接器失效的原因有很多，诸多因素能够引起电气连接器的异常反应，从而导致动车组出现故障，影响正常运行和使用。本文从动车组为出发点，分析电气连接器可能出现的失效情况，并提出相应的解决策略，为动车组电气连接器的稳定运行创造条件。

关键词：动车组；电气连接器；失效模式

引言：动车组中的电气连接器通常由电路导体或传输元件的装置组成，能够为动车组提供电气动力，帮助动车组接通电路，进行信息传递。电器连接器是动车组必不可少的零件之一，它具有较好的可靠性，可以对动车的运行起到推动作用。然而在制作的过程中，电器连接器可能受到材料、组装、环境等影响因素的影响，使得实际的使用过程中出现失效问题。电器连接器失效对动车组的影响很大，可能引起动车组停车或者发生安全事故。因此，电气连接器失效不利于动车组的正常运行，应该分析常见的失效模式，对电气连接器做出改进。

1电器连接器常见的失效模式

1.1绝缘体短路

电器连接器中有绝缘体的加入，它可以帮助连接器内部保持绝缘的状态，并对连接器起到一定的保护作用，使得连接器内部稳定。在设计电气连接器的过程中，对绝缘体也做了特殊的设计，通常是起到固定连接器零件的作用。其实，绝缘体的材料十分重要，它能够起到绝缘的良好效果，促使电气连接器实现绝缘。然而绝缘体较为脆弱，面对灰尘和金属颗粒，均会引起绝缘体故障。除此之外，绝缘体老化也时常发生，这样绝缘体短路的情况更加频繁。绝缘体在生产过程中已经经过了多项测试，但是在实际的操作过程中，仍然会出现绝缘体接触不良等现象，影响动车组的正常运行。 1.2接触不良

电器连接器出现接触不良属于常见现象，在实际的操作过程中，经常发生此类事件。然而动车组早为特殊，如果出现接触不良的现象，将会严重影响动车组的安全。接触件主要是负责电气连接器的导电问题，可以说是电气连接器的核心部分，对整个连接器起到至关重要的作用。常见的接触不良情况可能是由于操作不当、工艺较差、位置不合理等，在很大程度上会造成电气连接器故障。接触不良对电气连接器产生的危害很大，所以在生产的过程中，要重视接触件的生产，加强工艺和安装，为接触件的良好运行做好准备。

螺母凸焊失效分析报告

螺母凸焊失效分析报告

螺母凸焊失效分析报告

开始写内容：

本次螺母凸焊失效分析报告旨在分析螺母凸焊失效的原因，以及提出相应的解决方案。以下将对失效案例进行详细描述，并进行分析。

失效案例描述：

在某工程项目的装配过程中，发现一批已焊接螺母的零件出现了失效现象。具体表现为，螺母与基板的凸焊处出现脱落和松动，导致装配中的结构不稳定。这一失效现象严重影响了产品的使用寿命和性能。

失效分析：

经过对失效零件的分析和试验，发现失效的主要原因是焊接工艺不当导致的焊点强度不足。具体分析如下：

1. 材料选择问题：初步分析表明，焊接螺母和基板所选用的材料并不匹配。材料强度差异较大，导致焊点处的应力不均匀分布，易导致焊点脱落。

2. 焊接参数不合理：焊接过程中，焊接参数设置不合理，导致焊接温度过高或过低，影响焊点的强度和密封性。此外，焊接时间过短也会导致焊点质量下降。

3. 焊接工艺不规范：焊接工艺操作不规范，如焊接机器的摆放不正确、焊接过程中的振动或冲击等，都可能导致焊点结构松动。

解决方案：

为解决螺母凸焊失效问题，我们提出以下解决方案：

1. 材料选择优化：重新评估螺母和基板的材料匹配性，选择相匹配的材料，以提高焊点的强度和耐久性。

2. 焊接参数优化：根据材料特性和焊接要求，调整焊接参数，确保适当的焊接温度、时间和压力，提高焊接质量。

3. 焊接工艺规范化：制定严格的焊接工艺规范，明确操作要求和流程。同时，加强对焊接工艺的培训和监控，确保操作人员掌握正确的焊接技术。

结论：

通过对螺母凸焊失效案例的分析，我们发现焊接工艺不当是导致螺母凸焊失效的主要原因。为了提高产品的质量和性能，我们将采取上述解决方案，优化材料选择、焊接参数和焊接工艺，以确保焊点的强度和稳定性。这将有助于预防类似失效事件的再次发生，提高产品的可靠性和安全性。