電源適配器的焊點失效機理
隨著電源適配器（開關(guān)電源）組裝密度越來越高，承擔(dān)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(guān)電源的失效。因此，焊點的可靠性是電源適配器可靠性的關(guān)鍵之一。在實際中，焊點的失效通常由各種復(fù)雜因素相互作用引發(fā)，不同的使用環(huán)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(xué)失效等。
1.熱致失效：熱致失效主要是指由熱循環(huán)和熱沖擊引起的疲勞失效，高溫導(dǎo)致的失效同樣包括在內(nèi)。由于表面貼裝元件、PCB和焊料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或者開關(guān)電源本身發(fā)熱時，焊點內(nèi)就會產(chǎn)生熱應(yīng)力，隨開關(guān)電源的間斷使用次數(shù)，應(yīng)力的周期性變化導(dǎo)致焊點的熱疲勞失效。
2.機械失效：24V電源適配器機械失效主要是指由機械沖擊引起的過載與沖擊失效以及由機械振動引起的機械疲勞失效。當(dāng)電源適配器的印制電路組件受到彎曲、晃動或其他的應(yīng)力作用時，將可能導(dǎo)致焊點失效。一般而言，較小的焊點是電源組件中薄弱的環(huán)節(jié)。當(dāng)它連接柔性結(jié)構(gòu)有引腳的元件到PCB時，由于引腳可以吸收一部分應(yīng)力，故障點不會承受很大應(yīng)力。但是當(dāng)組裝大體積的器件后，當(dāng)電源組件受到機械沖擊時，例如，跌落或者PCB在后續(xù)的裝配和測試工序中受到了較大的沖擊或者擠壓彎曲，而器件本身的剛性又比較強時，焊點就會承受較大的應(yīng)力，導(dǎo)致焊點疲勞失效。即使當(dāng)這種應(yīng)力遠低于屈服應(yīng)力水平時，也可能引起金屬材料疲勞，經(jīng)過大量小幅值、高頻率振動循環(huán)后，振動疲勞失效就會產(chǎn)生。盡管每次振動循環(huán)對焊點的破壞很小，但經(jīng)過很多次循環(huán)，將會在焊點處產(chǎn)生裂紋。隨時間的推移，裂紋還會隨循環(huán)次數(shù)的增加而蔓延。
3.電化學(xué)失效：電化學(xué)失效是指在一定的溫度、濕度和大氣壓條件下，由于發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的失效。電化學(xué)失效的主要形式有導(dǎo)電離子污染物引起的橋連、枝晶生長、導(dǎo)電陽極絲生長和錫須等。離子殘留物與水汽是電化學(xué)失效的核心要素。殘留在PCB上的導(dǎo)電離子污染物，可能引起焊點間橋接。特別是在潮濕的環(huán)境中，離子殘留物是電的良好導(dǎo)體，它們能夠跨過絕緣間隙而形成短路。離子污染物可以由多種途徑產(chǎn)生，包括印制板制造工藝、焊料、手工操作污染或大氣中的污染。
在水汽和電流的綜合條件下，由于點解引起金屬從一個導(dǎo)體（陽極氧化成離子）向另一個導(dǎo)體（陰極）遷移，會發(fā)生外形象樹枝的金屬枝晶生長。這種失效機理能夠?qū)е露搪?、漏電和其他故障?！板a須”是在電源產(chǎn)品長期儲存、使用過程中在機械、濕度、使用環(huán)境等作用下，會在鍍錫層的表面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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