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商用空调显示板贴片针座抗推力失效分析与研究

作者:陈明轩,杨守武,陈秀秀,赵宇翔(格力电器(合肥)有限公司,安徽合肥 230088) 时间:2021-08-18 来源:电子产品世界 收藏
编者按:本文主要对商用空调显示板上的贴片针座售后脱焊失效原因及防治手段进行分析和探讨。显示板对接的按键的针座目前多为贴片针座,相对于传统的手插针座,存在面积小、引脚多、空间利用率高等优点,使之应用广泛。在家电行业内电路的连接中起到非常重要的作用,不可缺少。

作者简介:陈明轩(1989—),男,助理工程师,主要研究方向:电子元器件失效分析。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202108/427659.htm

0   引言

在生产过程中起到的是连接作用,通常可统一称之为连接器,一般的分为排针、手插、贴片针座,贴片针座相对于前两者具有体积小、可以通过设备贴装减少人力等相关优点,成为行业的趋势,本文主要讲述贴片针座在使用过程中的失效分析与整改。

1   研究背景

在复核售后商用机显示板过程中,发现多单显示板上电显示DH 故障, 按键无反应。排查均为按键板CN101 位置针座部分导致。取下针座注塑部分,查看底部针座焊接位置,部分针座已,轻微拨动单个针座,针座就已脱离。CN101 针座有碰动的隐患。故障图片如图1。

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图1 贴片针座受力脱焊照片

2   贴片针座受力脱焊失效原因及失效机理分析

1)针座塑料件受力歪斜、脱焊失效,对应插接头

针座针芯不同程度弯曲、歪斜:售后在误拆卸手操器PCB 板时,主板未拆除前出现如图2 所示针座旋转受力拔出状态,CN101 针座即出现不同程度倾斜、脱焊故障。

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图2 故障再现

2)CN101 针座未出现倾斜,多数针芯残留焊接在PCB 上,部分针芯随黑色塑料针座脱焊残留在针座内。抽取部分厂内成品,存在成品针座焊接附着力不足的情况。取合格品做针座的拉力实验,拉力在50~70 N,测试数据合格,满足生产和使用要求(如图3)。

①整个焊盘的拉力均在50~70 N。

②从生产线取贴片针座焊接后的推力在30 N以上。

③排针跟这个针座的咬合力要小于实验的拉力,从而可以判断针座焊盘受力脱焊不会是物料问题,排除物料来料制造缺陷导致。

④根据图纸要求尺寸,对针座进行全尺寸检验,均符合图纸要求。但售后仍有故障返回。

因此,分析为物料设计抗推力不足。

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图3 测试针座和排针装配后的拉力

分析结论:根据以上实验情况以及对物料的全尺寸检验,说明物料设计存在缺陷,是抗受力能力较差导致。

3   贴片针座受力脱焊解决方案

方案一:加长的长度,根据PCB 板上针座焊盘的长度来改善针座长度,由4.3 mm 改到4.5 mm,增加上锡面积(如图4)。

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图4 增加引脚长度方案图

效果验证如下。

测试推力照片如图5。

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图5 推力计显示值

测试推力数据:在26~63 N 之间(如表1)

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焊盘脱落照片如图6。

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图6 测试推力后焊盘脱焊照片

综上:引脚加长制品整改对针对整个针座抗推力无明显改善。

方案二:在整体大小不变的情况下增加引脚数量,由4 排引脚增加到7 排引脚(如图7)。

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图7 增加引脚方案

效果验证:

测试推力。

1)7 排引脚样品照片,焊接后未发现相邻引脚间有短路问题(如图8)。

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图8 改善样品焊接后X—ray查看焊接效果

2)测试推力数据:85~138 N 之间,效果如表2。

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焊盘脱落照片如图9。

综上:新制品(7 排引脚)针座推力明显远大于旧制品(4 排引脚)抗推力,此方案整改从实验数据上看是有效的,且焊接后未发现相邻引脚间存在短路问题,同时此整改已经完成并使用,售后未在反馈此类问题,彻底解决受力脱焊问题。

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图9 测试推力后焊盘脱焊照片

4   结论

贴片针座小型化,对设计的要求相对较高,失效分析不能仅限于对现有结构进行分析,还要扩展思维,根据失效模式研究改善,通过引脚数量的增加,完全可以解决受力脱焊问题。

一般针座在日常的使用中,并不能像其它电子元器件一样得到很高的重视,但往往异常的出现都是隐秘性的、长期性的和关键性的。特别是目前的针座趋于小型化、多作用化,因此对可靠性的依靠就越来越高。另外,不仅要考虑针座的使用,也要考虑实际生产、安装、维修等受力情况,有针对性地进行实验验证,提高物料的可靠性很有必要。物料的可靠性不仅要求对引脚长短等结构进行研究分析,更要扩散思维,对针座的引脚排布、数量等研究,多方面入手就能找到突破点,提高针座的可靠性。故对于小型的针座可靠性进行失效分析很有必要。此次的分析研究也给类似故障提供参考经验。

参考文献:

[1] 杨溢.90度弯针连接器安装受力分析[J].空间电子技术,2015(6):95-98.

[2] 陈逵.电子元器件失效分析的常用技术手段及应用[J].大科技,2013(11): 305-306.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2021年2月期)



关键词: 针座 脱焊 引脚 202102

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