पैड क्रेटरिंग

पैड क्रेटरिंग तांबे की पन्नी और मुद्रित परिपथ बोर्ड (पीसीबी) के फाइबरग्लास की सबसे बाहरी परत के बीच रेज़िन में यांत्रिक रूप से प्रेरित फ्रैक्चर है। यह रेज़िन के अन्दर या रेज़िन से फाइबरग्लास इंटरफ़ेस में हो सकता है।

पैड घटक (सामान्यतः बॉल ग्रिड ऐरे, बीजीए) से जुड़ा रहता है और मुद्रित परिपथ बोर्ड की सतह पर "गड्ढा" छोड़ देता है।

अवलोकन

पैड क्रेटरिंग अधिकांशतः इन-परिपथ परीक्षण (आईसीटी), डिपेलिंग , या कनेक्टर सम्मिलन के कारण शॉक (यांत्रिकी) या बोर्ड फ्लेचर जैसे गतिशील यांत्रिक घटनाओं के समय होता है।^[1] चूँकि, पैड क्रेटरिंग को थर्मल शॉक या यहां तक कि थर्मल साइकिलिंग के समय भी जाना जाता है। पैड क्रेटरिंग की संवेदनशीलता कई कारकों से प्रभावित हो सकती है जैसे: पीसीबी की मोटाई, पीसीबी लैमिनेट सामग्री गुण, घटक आकार और कठोरता, घटक स्थान, और अन्य कारकों के बीच सोल्डर मिश्र धातु चयन।^[2]^[3]^[4]

परीक्षण

आईपीसी-9708 घटक और पीसीबीए के पैड क्रेटरिंग को चिह्नित करने के लिए तीन परीक्षण विधियाँ प्रदान करता है: पिन पुल, बॉल पुल और बॉल शीयर परीक्षण।^[5] पिन पुल टेस्ट में पिन को पैड से सोल्डर किया जाता है और फ्रैक्चर होने तक खींचा जाता है। यह सभी पैड ज्यामिति के लिए उपयोगी परीक्षण है और बोर्ड डिजाइन और सामग्री के प्रति संवेदनशील है। बॉल पुल टेस्ट विशेष रूप से बीजीए घटकों के लिए डिज़ाइन किया गया है और सोल्डर मिश्र धातु और संयुक्त गठन के लिए बड़ी संवेदनशीलता है। बॉल शीयर परीक्षण बीजीए घटकों के लिए भी निर्दिष्ट है और इसमें बीजीए की सोल्डर गेंदों को काटना सम्मिलित है। यह परीक्षण सामान्यतः सबसे सुविधाजनक होता है, लेकिन बॉल पुल टेस्ट की तुलना में डिजाइन और सामग्री के प्रति कम संवेदनशील होता है।^[6] चूँकि आईपीसी-9708 प्रत्येक परीक्षण प्रकार के लिए प्रक्रियाओं को निर्दिष्ट करता है, चुनौती यह है कि कोई मानक पास/असफल मानदंड परिभाषित नहीं किया गया है। इसे अनुप्रयोग-विशिष्ट के रूप में देखा जाता है और इसे उपयोगकर्ता द्वारा उनके डिजाइन, पर्यावरण और विश्वसनीयता आवश्यकताओं के आधार पर परिभाषित किया जाना चाहिए।

अन्य प्रयुक्त परीक्षण पद्धति आईपीसी/जेईडीईसी-9702 है, जो मोनोटोनिक बेंड परीक्षण विधि है, जिसका उपयोग बोर्ड स्तर के इंटरकनेक्ट को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।^[7] यह बोर्ड फ्लेक्सर से उत्पन्न पैड क्रेटरिंग के लिए प्रासंगिक हो सकता है, चूँकि यह परीक्षण विधि व्यापक है और विशेष रूप से पैड क्रेटरिंग विफलता मोड पर ध्यान केंद्रित नहीं करती है।

उत्पाद की विश्वसनीयता का आकलन करने के लिए बोर्ड स्तर की विश्वसनीयता परीक्षण सामान्य दृष्टिकोण है। तापमान चक्र, यांत्रिक गिरावट/झटका, और कंपन परीक्षण करना पैड क्रेटरिंग का मूल्यांकन करने की अच्छी विधि है। चूँकि,आईपीसी/जेईडीईसी-9702 के समान, यह व्यय और समय गहन हो सकता है और विशेष रूप से पैड क्रेटरिंग विफलता मोड पर ध्यान केंद्रित नहीं करता है।^[8]

जांच और विफलता विश्लेषण

कार्यात्मक परीक्षण के समय पैड क्रेटरिंग का पता लगाना कठिन हो सकता है। यह विशेष रूप से छोटे या आंशिक दरार के स्थितियों में होता है, जो परीक्षण से बच सकता है और अव्यक्त क्षेत्र विफलताओं का कारण बन सकता है।^[9] यहां तक कि अगर घटक विफलता की पहचान की जाती है, तो पैड क्रेटरिंग के रूप में विफलता मोड का निदान करना कठिन हो सकता है। पारंपरिक गैर-विनाशकारी परीक्षण और विफलता विश्लेषण तकनीक जैसे दृश्य निरीक्षण और एक्स-रे माइक्रोस्कोप समस्या का पता नहीं लगा सकते हैं। विद्युत लक्षण वर्णन गैर-विनाशकारी तकनीक का उदाहरण है, जो उपयोगी हो सकता है, चूँकि यह केवल आंशिक दरार होने पर विसंगति का पता नहीं लगा सकता है।

सामान्यतः, पैड क्रेटरिंग का पता विनाशकारी परीक्षण और विफलता विश्लेषण जैसे डाई और प्राइ, ध्वनिक उत्सर्जन के माध्यम से लगाया जाता है या इसकी पुष्टि की जाती है।^[10] क्रॉस सेक्शनिंग, और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप है।

न्यूनीकरण

कई न्यूनीकरण तकनीकें हैं, जिनका उपयोग पैड के क्रेटरिंग के संकट को कम करने के लिए किया जा सकता है। उपयुक्त विधिओं को अधिकांशतः डिज़ाइन और संसाधन बाधाओं द्वारा संचालित किया जाता है।

बोर्ड फ्लेक्चर को सीमित करना: यदि क्रेटरिंग मैकेनिकल ओवरस्ट्रेस के कारण होता है तो बोर्ड फ्लेक्चर को सीमित करना सामान्यतः सबसे अच्छी न्यूनीकरण तकनीक है।^[1]^[9]^[4]

सिमुलेशन: मॉडलिंग और सिमुलेशन पैड क्रेटरिंग विफलताओं से सक्रिय रूप से बचने में सहायता कर सकते हैं।^[1]^[6] प्रासंगिक उदाहरणों में आईसीटी विफलताएं या बड़े झटके की घटनाओं (अर्थात् पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स) की क्षमता वाले उत्पाद सम्मिलित हैं। ओवरस्ट्रेस और पैड क्रेटरिंग के संकट को निर्धारित करने के लिए विफलता का भौतिकी एप्रोच का उपयोग करके परिमित तत्व विश्लेषण किया जा सकता है। यह सक्रिय दृष्टिकोण शीघ्र से कई डिज़ाइनों का तीव्रता से मूल्यांकन कर सकता है, संभावित रूप से बाद में बहुमूल्य डिज़ाइन परिवर्तनों या वारंटी व्ययों से बच सकता है।

अंडरफिल, एज बॉन्डिंग और कॉर्नर स्टेकिंग: यांत्रिक समर्थन प्रदान करने और फ्लेक्सिंग के समय बोर्ड और सोल्डर तनाव को कम करने के लिए एपॉक्सी और अंडरफिल सामग्री को जोड़ा जा सकता है। यह उन स्थितियों में अधिक सामान्य है, जहां घटक चयन और पीसीबीए डिजाइन निर्धारित हो गए हैं। प्रत्येक तकनीक के बीच अंतर हैं, जो पर्यावरण और अनुप्रयोग की उचित समझ को महत्वपूर्ण बनाता है।^[4]

सोल्डर मिश्र धातु: सोल्डर मिश्र धातु का चयन पैड के खानपान की संवेदनशीलता को प्रभावित कर सकता है। सामान्यतः, पैड क्रेटरिंग को न्यूनतम क्रीप (विरूपण) के साथ उच्च तनाव दर घटना माना जाता है, चूँकि सोल्डर में अभी भी प्लास्टिसिटी (भौतिकी) की संभावना है। अधिक आज्ञाकारी सोल्डर या कम उपज (इंजीनियरिंग) अंक वाले लोग अतिरिक्त लोड शेयरिंग प्रदान करके पैड क्रेटरिंग क्षमता को कम कर देंगे।

बोर्ड की मोटाई और लैमिनेट सामग्री: बोर्ड की मोटाई और लैमिनेट सामग्री के गुण जैसे कि यंग का मापांक और थर्मल विस्तार (सीटीई) पैड के खानपान की संवेदनशीलता को प्रभावित करेगा।

बोर्ड रिडिजाइन: यदि पैड क्रेटरिंग बनी रहती है, तो रीडिजाइन की आवश्यकता हो सकती है। इसमें घटक स्थान परिवर्तित करना या सोल्डर मास्क परिभाषित (एसएमडी) और गैर-सोल्डर मास्क परिभाषित (एनएसएमडी) पैड के बीच समायोजन सम्मिलित हो सकता है।