Reliability Improvement of Printed Circuit Boards by Designing Methods for Solder Joint Technical Diagnostics with Application of Acoustic Emission Method

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKovtun, I. I.
dc.contributor.authorBoiko, J. M.
dc.contributor.authorPetrashchuk, S. A.
dc.date.accessioned2022-02-15T10:24:19Z
dc.date.available2022-02-15T10:24:19Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe paper represents technical diagnostics of printed circuit boards in particular their solder joints performed by commonly used through-hole and surface mount technologies. Operation and technology cause mechanical interactions and forces between substrate of printed circuit board and electronic components. Such tensile, shear, bending or torque forces transmit through the contact joints, which appear to be the weakest links in the assembly. The experimental research was conducted by mechanical tensile and pure bending tests followed by using method of acoustic emission. Conducted tests demonstrated considerable sensitivity and applicability for the method of acoustic emission to detect defects and possibly to assess the ultimate strength of solder joints in nondestructive diagnostics performed under forces long before the final failure. In order to minimize errors while measuring small loads in tensile tests of ceramic capacitors the special appliance was designed. The experiment was conducted to verify the overheating effect to ultimate load of the solder joints. Surface mount technology for ceramic capacitors has been optimized by introducing high temperature preheating mode that improves adherence to the contact pads and increases tensile strength, what was also confirmed by acoustic emission analysis. The pure bending appliance was designed to provide instant monitoring of all solder joints by equal testing stress. By conducted pulsing test cycles the total count was identified as the most informative parameter of acoustic emission that correlates with types of defects and ultimate strength of the solder joints. The planar location model has been developed by the idea of remote detection of acoustic emission through the volume of homogeneous medium such as water, unlike detecting acoustic emission on the surface of printed circuit board where acoustic emission signal is likely to be distorted or even lost. Using method of acoustic emission and pure bending cycling test the method for technical diagnostics of solder joints has been designed. The results represented in the paper contribute to design and technology improvement in radio-electronics.uk
dc.description.abstractruСтатья посвящается разработке методики технической диагностики печатных плат, в частности их паяных соединений, выполненных по технологии сквозного и поверхностного монтажа. Эксплуатация и технология вызывают механические взаимодействия и силы между подложкой печатной платы и электронными компонентами. Такие силы растяжения, сдвига, изгиба или кручения передаются через контактные соединения, которые выявляются наиболее слабыми звеньями в сборке. Экспериментальные исследования проводились с помощью механических испытаний на растяжение и изгиб с последующим использованием метода акустической эмиссии. Продемонстрирована значительная чувствительность и применимость метода акустической эмиссии для выявления дефектов и оценки предельной прочности паяных соединений при неразрушающей диагностике. Для минимизации ошибок при измерении малых нагрузок при испытаниях на растяжение керамических конденсаторов было разработано специальное приспособление. Экспериментальные исследования при испытаниях на растяжение подтвердили эффект, производимый перегревом на паяные соединения, поскольку перегрев паяных соединений улучшает их адгезию к контактным площадкам и увеличивает их прочность на растяжение, и продемонстрировали применимость метода акустической эмиссии способного выявлять значительное различие между холодным припоем и перегретым паяным соединением. Устройство для чистого изгиба было разработано для обеспечения одновременного контроля всех паяных соединений при равномерном испытательном напряжении. По проведенным испытаниям по пульсирующему циклу общий счет был определен как наиболее информативный параметр акустической эмиссии, который коррелирует с типами дефектов и предельной прочностью паяных соединений. Модель планарной локации разработана на основе идеи дистанционного обнаружения акустической эмиссии через объем однородной среды, в отличие от поверхности печатной платы, где сигнал акустической эмиссии может быть искажен или даже потерян. Использование метода акустической эмиссии и механического испытания на циклический изгиб позволило разработать метод технической диагностики паяных соединений. Результаты, представленные в статье, способствуют совершенствованию технологии и конструирования изделий радиоэлектроники.uk
dc.description.abstractukСтаття присвячується розробцi методики технiчної дiагностики друкованих плат, зокрема їх паяних з’єднань, виконаних за технологiєю наскрiзного i поверхневого монтажу. Експлуатацiя та технологiя викликають механiчнi взаємодiї i сили мiж пiдкладкою друкованої плати i електронними компонентами. Такi сили розтягування, зсуву, згину або кручення передаються через контактнi з’єднання, якi виявляються найбiльш слабкими ланками в збiрцi. Експериментальнi дослiдження проводилися за допомогою механiчних випробувань на розтяг i згин з подальшим використанням методу акустичної емiсiї. Продемонстрована значна чутливiсть i застосовнiсть методу акустичної емiсiї для виявлення дефектiв i оцiнки граничної мiцностi паяних з’єднань при неруйнiвнiй дiагностицi. Для мiнiмiзацiї помилок при вимiрi малих навантажень при випробуваннях на розтяг керамiчних конденсаторiв було розроблено спецiальне пристосування. Експериментальнi дослiдження при випробуваннях на розтяг пiдтвердили ефект створюваний перегрiвом на паянi з’єднання, оскiльки перегрiв паяних з’єднань покращує їх адгезiю до контактних площадок i збiльшує їх мiцнiсть на розтяг, i продемонстрували застосовнiсть методу акустичної емiсiї здатного виявляти значну вiдмiннiсть мiж холодним припоєм i перегрiтим паяним з’єднанням. Пристрiй для чистого згину було розроблено для забезпечення одночасного контролю всiх паяних з’єднань при рiвномiрному випробувальному напруженнi. За проведеними випробуваннями по пульсуючому циклу загальний рахунок був визначений як найбiльш iнформативний параметр акустичної емiсiї, який корелює з типами дефектiв i граничною мiцнiстю паяних з’єднань. Модель планарної локацiї розроблена на основi iдеї дистанцiйного виявлення акустичної емiсiї через об’єм однорiдного середовища, на вiдмiну вiд поверхнi друкованої плати, де сигнал акустичної емiсiї може бути спотворений або навiть втрачений. Використання методу акустичної емiсiї i механiчного випробування на циклiчний згин дозволило розробити метод технiчної дiагностики паяних з’єднань. Результати, представленi в статтi, сприяють удосконаленню технологiї та конструювання виробiв радiоелектронiки.uk
dc.format.pagerangeС. 60-70uk
dc.identifier.citationKovtun, I. I. Reliability Improvement of Printed Circuit Boards by Designing Methods for Solder Joint Technical Diagnostics with Application of Acoustic Emission Method / Kovtun I. I., Boiko J. M., Petrashchuk S. A. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 79. – С. 60-70. – Бібліогр.: 31 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2019.79.60-70
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/46468
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 79uk
dc.subjectsolder jointuk
dc.subjectprinted circuit boarduk
dc.subjecttechnical diagnosticsuk
dc.subjectelectronic componentuk
dc.subjectacoustic emissionuk
dc.subjecttensile testuk
dc.subjectpure bendinguk
dc.subjectпаяний шарuk
dc.subjectдрукована платаuk
dc.subjectтехнiчна дiагностикаuk
dc.subjectелектроннi компонентиuk
dc.subjectакустична емiсiяuk
dc.subjectвипробування на розтягuk
dc.subjectчистий згинuk
dc.subjectпаяное соединениеuk
dc.subjectпечатная платаuk
dc.subjectтехническая диагностикаuk
dc.subjectэлектронный компонентuk
dc.subjectакустическая эмиссияuk
dc.subjectиспытание на растяжениеuk
dc.subjectчистый изгибuk
dc.titleReliability Improvement of Printed Circuit Boards by Designing Methods for Solder Joint Technical Diagnostics with Application of Acoustic Emission Methoduk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR-2019_79_60-70.pdf
Розмір:
1.03 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 79