老乌鸦协会是一个国际组织，专门从事电子战争。我的父亲是老乌鸦中的一只大乌鸦。他是一个二战老兵，曾担任海军军官，研发雷达。离开海军后，他长期从事于军事电子行业。

在他的职业生涯中，他在Raytheon，Convair，Sanders Associates和General Instruments这样的公司工作过。他的成就之一就是在加利福尼亚Pomana的Convair担任首席工程师，研发Terrier导弹。

他是一个成功的系统级电气工程师，而我在光谱的另一端工作，在电路层面。具体地说，我从事印制线路板（PWB）可靠性的相关工作。我相信我爸爸会对我们现在的PWB可靠性的研究非常感兴趣，尤其是无铅装配的出现。

这个第一个关注PWB层面可靠性的系列。这些专栏将从“病理学者”的角度关注PWB可靠性。此关注将包括PWB故障模式，这是基于多年热循环测试和故障分析的经验。我们每个月探究一个故障模式，热循环传播如何损坏，我将提供一个热变化范围发展时的故障动画。

尽管这些专栏的测试方法是基于互联压力测试（IST），所提供的信息适用于所有的热循环测试方法。IST是一个热循环测试方法，加热代表性的coupon到测试温度，同时监测两个或两个以上电路的电阻变化。该方法允许每个coupon单独加热。独立测试coupon，当加热或名电路电阻超过10%的增幅时，测试停止。两秒钟故障，测试便停止。

通过在几秒钟内停止试验，从而干扰了10%的电阻极限，我们可以在灾难性的损坏之前，评估在电路中的故障模式，这样的灾难可能遮盖故障模式并产生人工条件而混淆分析结果。我们能够停止，当故障像从前一样“成熟”的时候。因为故障是增加10%的电阻，当观察用热摄像机观察coupon时，我们能够用一个小电流来使电路产生故障。一个热点将把我们直接带往一个在coupon中简单的最“侮辱人”的互联，可能是镀通孔（PTH），盲孔，埋孔或微孔。一个微切片处理，通过比较故障的结构和临近的较少损伤的机构，或许对找到故障原因有很大的帮助。

在这些专栏中描述的故障模式，适用于任何相关的热循环测试方法，和由于热循环导致的返工和现场故障（不是像震动这样的机械损伤）。

PWB的一部分是环境结构。环境中的材料收缩了；应变和应力最低。为了或得更多关于故障发展的见解，我就开始研究基于动画静态微观片段的故障，数据来自热机械分析（TMA）。来自这些方法的线索，我便能够预计电路板在热变化过程中是如何膨胀的。电路中的电阻曲线升高，绘制出相反热循环，该热循环表示故障是如何随着时间发生的。故障模式的启发迫使我从一个新的角度来观察故障。对“故障周期”可观的发现和微观片段的“主观解释”结合，经常导致常规直觉的结论，但是，偶尔地，新的发现和直觉不一样，与常规的智慧相悖。

这个在线杂志是分享这些动画的完美的格式。每个月都会说明一个新的故障模式，包括损害——以每个热循环中电阻的增长来表示——即积累电路故障。故障的动画将提供给读者观看。

PWB形成了一个机械平台，一个元件之间的电子互联，和一个散热导体。另外，它保护敏感元件。现代电路板往往是一个多层次的、复杂的组件，是电子装置中的完整的一部分。一般来说robust PWB可能在组装或返修是发生故障，也可能在最终使用环境中发生故障，尤其是在无铅焊料的组装和返修过程中。PWB故障可能发生在铜互连或绝缘材料上。虽然有一个很多质量要求来确保一致，但是PWB还是可能并且的确在组装和最终使用环境中发生故障了。

人们可以把对PWB可靠性的主要影星因素分为四类：铜的质量，材料坚固性，设计影响和其他有较小影响的可变因素，像层压、钻孔、孔准备，诸如铜质量，材料坚固性和设计因素是影响PWB稳定性的主要因素。在实践中我们发现，这些影响会协同发生，或者相互竞争，以建立PWB的整体可靠性。

在这些专栏中提供的动画将在大多数情况下，通过互连结构成为一个有代表性的视角。大部分动画定位为平面二等分PTH，盲孔和埋孔，和微孔互连。这个典型的构造被用于展示故障的类型如何发展。这些动画在规格上不能看做是准确的，而是艺术性的，并具有关键要点，能够加强人们对于各种各样的故障的理解。为方便起见，一两个热循环中的动画演示，累积损坏可能发生数百个热偏移。最好是连续循环播放。

点击查看动画

第一个动画代表了一个象征性的没有故障的robust coupon的热循环。这个动画建立一个加热到装配温度的PWB的热偏移。材料位移程度从电路板中心向外增加，表面层是位移增加的最大值。PTH结构像小铆钉压迫电解质材料的z轴方向膨胀。压迫PTH之间的电解质凸起。电解质材料的热膨胀系数（CTE）通常是一个比铜大的数量级热膨胀系数。电解质材料的CTE和铜之间的不匹配，使PWB产生巨大压力，这是导致互联故障的首要原因。

在这个robust coupon中请注意，铜是有延展性的，和电解质材料膨胀方向一致。PTH表现出一个在热膨胀期间中心区域轻微的内部弯曲，因为x轴和y轴的压力使铜圆柱形内部变形。PTH上焊点的旋转和埋孔，向上远离了PWB中心。但是该微孔浮在PTH之间，向PWB中心有一个焊点旋转。

埋孔表现出的变形是固定的，而且比临近的结构中较低位置的PTH轻微。PTH，埋孔和微孔都对材料的变形有影响，非常接近，并且在临近的结构上。

Robust coupon的热循环动画——有代表性的观点

Paul是渥太华PWB Interconnect Solutions公司的项目负责人，他的职责包括可靠性测试，故障分析，材料分析和PWB可靠性咨询。您可以通过发送邮件到 paul.reid@pwbcorp.com和他取得联系。