SMT轻触开关在消费电子产品及医疗手持设备中有着非常广泛的应用。其功能需要通过机械方式触动以接通电流信号。在对SMT轻触开关的失效进行工艺分析和验证时不仅涉及到SMT工艺,还需要涉及机械组装工艺、测试及可靠性检测等多个方面,因此SMT轻触开关的失效分析具有很大的挑战。从实际的失效分析过程来看,焊点失效并不是唯一的原因,其背后还有大量的其它因素,所以需要运用到多种失效分析的手段和方法。
本文针对SMT轻触开关翘起失效问题进行了系统的分析如应力测试分析、有限元分析、公差累积分析、可装配性设计分析、实验设计等,并给出了相应的解决方案。
一、问题描述
在某医疗电子产品设计样机验证阶段发现有轻触开关翘起失效问题。不良现象是开关的焊脚与焊盘分离。虽然不良率只有0.2%,但未发生翘起的轻触开关焊点已经存在开裂现象,这是非常大的可靠性风险。
二、不良样品初步失效分析
为了确定解决问题的方向,使用同一批次的物料做小批量生产,再现了故障现象。由此制定针对此问题的破坏性和非破坏性分析与检验的方案。
1、2DX-光检查
X-光能有效检查出外壳包封的开关翘起不良问题。但细小的裂纹是无法检查出来的,需通过切片分析。
2、光学检测
拆除外壳,取出PCBA,光学检测很容易发现明显翘起不良。但对于焊锡中的裂纹是很难检查出来的。
3、切片分析
切片分析对揭示裂纹失效的原理是非常有用的方法,裂纹分布从脚后跟开始向下延伸到脚尖。
在1500倍显微镜下对裂纹进行观察与分析,机械冲击应力导致元件引脚从脚后跟开始与焊锡分离,随着应力的增加,裂纹从强度较弱的IMC层开始发生。