模块引脚冲击后,玻璃绝缘子碎裂 引脚松动的原因分析?

星尘:请问各位老师,这种模块的引脚在冲击后都坏了,玻璃绝缘子碎裂,引脚松动是什么原因?

Giant:模块用什么样的安装方式?

星尘:装在印制板上,安装耳用镙钉固定在印制板上,在红色箭头标的位置,都是靠近大模块的一个脚(5脚)坏了,背面照片红色箭头指的脚冲击后损坏

廖小波:装配焊接时,一定要先行螺纹紧固安装,再焊接,是这样操作的吗?螺纹紧固安装时,模块底部垫了什么东西吗?

星尘:是先安装再焊的。安装支耳底部垫的绝缘垫片,防止模块贴印制板。

廖小波:模块底部绝缘垫片不能太软,否则高强振动仍会使玻璃绝缘子受到振动冲击作用力。

星尘:片用的0.5绝缘垫,用螺钉拧紧了的,冲击有问题?

王伟:感觉边缘部分悬空安装,是不是存在放大,软垫还是硬垫?

星尘:是硬垫,胶木垫片。这个垫片有问题,各脚应都有可能损伤,现在都是第5脚坏了。有关于器件和结构件耐振动冲击方面的设计和制造标准或规范吗?

刘海光:应该是应力导致焊点过载了、2.5不是出报告了吗?看你们的焊接情况,这个是电源还是滤波器啊?发热情况如何?

星尘:滤波器,不发热。外部焊点没有问题,滤波器内部焊点脱开了,但器件引脚的玻璃绝缘子裂了。现在怀疑器件没能抗住冲击的应力或冲击试验中结构有造成应力放大问题。

刘海光:看焊点剖面是想了解器件那一字马安装螺钉两侧的焊点所受应力大小、若器件两侧焊点预加安装应力不一样、多次冲击断裂纹路也会有所不同的...,这需要PCBA结构有所调整才行、有个器件用胶加固了、这个器件大反而没有为什么?另外、冲击指哪种方式?

星尘:半正弦冲击,80g,6~8mS

廖小波:这种模块要粘固,一定要用底应力环氧胶!

星尘:这模块两端有法兰盘,装有螺钉固定,为何还用胶?另一个用胶加固是因为没有安装螺钉

刘海光:一字马两头垫高了、那里问题不大、但所有的应变都会转移到悬空寺的柱上、PCBA共振点也会有所变化、一旦应变矢量叠加就很容易过载的。PCBA除了周边若干安装螺钉、中间好像只一颗...,总体感觉结构上的问题多一些

星尘:这种情况底下不釆用垫两个垫片而采用垫与模块同大小的环氧板是否更好些?

杨欣:1.看看内部焊点是不是硬连接,这种连接方式在应力大的地方容易开裂,2.是做个摸底试验,这个位置有可能振动量级比实际大很多,做摸底试验时,传感器贴在这个位置监测一下

星尘:正在贴传感器监测摸底呢!

杨欣:嗯嗯,如果量级放大很多再加上这种硬连接方式,问题就暴露出来了

星尘:我们查到同类型模块要求模块贴PCB安装。但由于模块为金属封装,贴板安装我们担心正面焊盘或模块下的印制线可能造成短路,这种结构设计量级放大多少是允许的?有相关标准或规范吗?

杨欣:没有标准。你们的振动工装设计的有没有问题?你们在焊接前剪没剪引线?我们也用过类似器件,厂家建议先焊接再剪腿,这样对于器件内部焊点受力小一些

星尘: 剪了引脚的,现在也在怀疑工装和减振器的问题,减振器在冲击后有损伤,部分已经失去弹性。安装支耳也有伤

杨欣:那看看装工装前后是不是量级差别很大

星尘:在支耳上测到峰值大约放大到200g,在模块安装处大约600g。模块出厂前在厂家做过1500g的冲击试验。但是没有固定引脚的冲击。感觉结构和减振有些问题,放大有些多。所以想了解相关的设计标准与规范。下图是冲击后的减振器,部分已受损

杨欣:厂家试验状态和咱们的不一样,不具有可比性,我觉得可以让厂家配合你们对焊接后的摸个底

星尘:厂家正在配合做。咨询一下,标准中规定冲击试验中的控制传感器是应该装在工装上还是产品上?

刘海光:不清楚你们产品结构、那失效器件大头朝下安装和冲击实验?

星尘:我们冲击三个方向正负六个方向都做。

刘海光:那就是滚动的产品了、安装螺钉在六个面的每段实验后逐个松开检查、看螺钉压痕决定应力方向、电装注意PCBA的平整度不要超标了...

星尘:螺钉没办法松,已焊完的器件不能再动安装螺钉。

杨欣:如果工装设计的合理的话,粘工装上或振动台上比较合适,因为工装上可能不止一套产品。粘产品上不好清理啊。工装固定到振动台都装的合适吗?不会发生谐振吧?

星尘: 有可能,现在正在排查。

farary:SJ20137-1992-印制板组装件抗振动冲击技术要求和测试方法

刘海光:显然组装结构上存在固有缺陷、应力检测看哪个方向的问题大、封胶加固(位置、面积)

星尘:有什么方法可以检测?

刘海光:我说的是最笨的方法、你可以用应力检测仪替代,其它标准次要、要的是数据。

星尘:关键产品是在冲击时才出现问题,且在产品内部,应力检测仪不一定好测。这种带安装耳的模块以前从未出过问题,对相关的安装要求与风险了解过少。

刘海光:有联机能力的都可以做,要么直接四角加固胶后继续实验、看有多大改善,看那断点附近一排焊点似乎也有些问题了。

星尘:谢谢各位老师,相关问题排查还在进行中,后面还麻烦各位老师多指教。有最终结果向各位老师通报。

结论:基本查清楚原因为产品横向冲击时减振器失效,减振器中间的金属结构与产品安装支耳碰撞造成冲击放大,导致板上器件损伤。

(感谢星尘的提问,廖老师  刘老师  杨欣解答!)

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