Ievads
Ekstrēmi pielietojuma scenāriji, piemēram, jauni enerģijas transportlīdzekļu invertori, iebūvētie{0} lādētāji (OBC) un fotoelementu enerģijas uzglabāšanas invertori, palielina PCBA ražošanas uzticamību līdz jaunām fiziskām robežām. Strādājot ar lielu jaudu, šo izstrādājumu savienojuma temperatūra bieži ilgstoši saglabājas augstā -temperatūras diapazonā no 125 grādi līdz 150 grādiem. Nepārtrauktu termisko un mehānisko spriegumu kombinētajā iedarbībā svina -bezvienu lodmetālu sakausējumi tiek pakļauti lēnai un paliekošai plastiskai deformācijai, kas pazīstama kā "šļūde". Kad šļūde uzkrājas zināmā mērā, tas izraisa mikroskopisku plaisu veidošanos lodēšanas savienojumos, kas galu galā izraisa noguruma kļūmi. Lodmetālu sakausējumu šļūdes mehānisma analīze un precīzas procesa iejaukšanās PCBA ražošanas laikā ir būtiski svarīgas, lai nodrošinātu jaunas enerģijas elektronikas ilgtermiņa uzticamu darbību.
Lodmetāla šļūdes mehānisms: graudu robežas slīdēšana metālos augsta{0}}temperatūras spriedzes apstākļos
Svinu -nesaturošu lodmetālu sakausējumu (piemēram, parasti izmantotā SAC305, alvas-sudraba-vara sakausējuma, kas satur 3,0% sudraba un 0,5% vara) kušanas temperatūra ir aptuveni 217 grādi. Saskaņā ar materiālu mehānikas principiem, kad metāla darba temperatūra pārsniedz 50% no tā absolūtā kušanas punkta (mēra Kelvinos), šļūdes efekts tiek ievērojami aktivizēts. Pie 125 grādiem (aptuveni 398 K) SAC305 lodmetāla homologā temperatūra sasniedz 0,81, ievērojami pārsniedzot šļūdes slieksni 0,5. Tas nozīmē, ka pat pie ļoti zemiem spriegumiem,{15}}piemēram, bīdes spriegums, ko izraisa nesakrītoši termiskās izplešanās koeficienti (CTE) starp PCB un mikroshēmu Ilgstoša augstā{18}}temperatūra noved pie graudu rupjības lodēšanas šuvēs, mikroskopiskiem tukšumiem uzkrājoties graudu robežās un pārvēršoties makroskopiskās plaisās. Tas ir galvenais tehniskais iemesls sliktam elektriskajam kontaktam vai periodiski atvērtām ķēdēm jaunos enerģijas PCBA mezglos.
Sakausējuma modifikācija, izmantojot mikroelementu dopingu: uzlabo graudu robežu nostiprināšanas efektu
Tā kā tradicionālajiem svinu -nesaturošiem lodmetāliem ir grūti pretoties šļūdes bojājumiem ilgstošas augstās temperatūrās, jaunu sakausējumu materiālu ar izcilu šļūdes pretestību pieņemšana ir galvenā stratēģija, lai risinātu šo izaicinājumu pašreizējā PCBA ražošanā. Jauniem enerģijas lietojumiem paredzētu serdeņu plātņu ražošanā pakāpeniski tiek iekļauti augstas -uzticamības lodmetāli, kas leģēti ar mikroelementiem (piemēram, bismutu (Bi), antimonu (Sb), niķeli (Ni) un kobaltu (Co)), kā tipisks piemērs ir Innolot sakausējumi. Iekļaujot šos mikroelementus alvas matricā, metālā veidojas smalka un vienmērīgi sadalīta otrās -fāzes dispersijas fāze. Kad lodēšanas šuvēs rodas šļūde, šīs cietās daļiņas darbojas kā "piespraušanas efekts" pie graudu robežām, efektīvi kavējot metāla graudu slīdēšanu un mikro{6}}dislokācijas kustību. Eksperimentālie dati liecina, ka termiskās novecošanas testos pie 150 grādiem Innolot sakausējumu stiepes izturība un augstas temperatūras šļūdes ilgums ir vairāk nekā divas reizes lielāks nekā standarta SAC305, nodrošinot spēcīgu mikrostrukturālu barjeru jauno enerģijas invertoru pamatplatēm.
Reflow lodēšanaDzesēšanas ātruma kontrole: sākotnējā graudu izmēra optimizēšana
Papildus paša lodmetāla sastāvam termodinamiskā kontrole PCBA ražošanas procesā tieši nosaka sākotnējās mikrostruktūras spēju pretoties šļūdei. Atdzesēšanas ātrums atkārtotas plūsmas lodēšanas procesā ir galvenais kontroles parametrs. Tehniķiem ir stingri jākontrolē dzesēšanas ātrums dzesēšanas fāzē no 3,5 līdz 5,5 grādiem sekundē. Ātra dzesēšana liek izkausētajam metālam ātri sacietēt, kā rezultātā veidojas smalka, blīva un vienmērīgi sadalīta eitektiskā mikrostruktūra, kas nomāc rupju monokristālu veidošanos. Tā kā smalkgraudainajām-mikrostruktūrām ir vairāk graudu robežu, tās nodrošina labāku mehānisko izturību istabas temperatūrā; turklāt augstās -temperatūras šļūdes sākumposmā blīvā mikrostruktūra aizkavē kodolu veidošanos un tukšumu paplašināšanos. Ja dzesēšanas ātrums ir pārāk lēns (piem., zem 2,0 grādiem sekundē), lodēšanas šuvēs izgulsnēsies rupji Ag₃Sn adatai līdzīgi savienojumi. Turpmākās ilgstošas -augstas temperatūras{15}}apkalpošanas laikā apgabali, kas ieskauj šīs rupjās daļiņas, ir ļoti pakļauti stresa koncentrācijas punktiem, un tie būs pirmie, kas izraisīs šļūdes plaisāšanu.
Sacietēšana ar nepietiekamu pildījumu: ārēja stresa pārnešana un izkliede
Pārstrukturējot ārējo sprieguma sadalījumu lodēšanas zonā, ir iespējams efektīvi samazināt lodēšanas sakausējuma šļūdes slodzi un pagarināt PCBA kopējo kalpošanas laiku. Augstas-temperatūras, liela izmēra-ierīcēm, kas pārvada lielu strāvu uz jaunu enerģijas transportlīdzekļu mātesplatēm (piemēram, IGBT moduļi un lieli-izmēra BGA), ražotāji parasti iekļauj nepietiekamas aizpildīšanas procesu pēcpārpludināšanakrāsnslodēšana. Izmantojot augstas-precizitātes dozēšanas iekārtas, zem mikroshēmas tiek injicēti augsta-modula, zema-CTE epoksīda sveķi. Ar kapilāru darbību tas aizpilda spraugas starp komponentu un PCB un tiek pakļauts termiskai sacietēšanai. Sacietējušais sveķu slānis cieši savieno mikroshēmu ar plāksni, veidojot stingru, integrētu vienību. Ja temperatūras paaugstināšanās izraisa CTE neatbilstību, lielāko daļu bīdes sprieguma absorbē un izkliedē ārējā sveķu matrica, krasi samazinot lodēšanas pastas savienojumiem pielikto fizisko slodzi. Tas aizkavē lodēšanas sakausējuma termiskās šļūdes fāzes sākšanos konstrukcijas līmenī.
Lai pārvarētu šļūdes problēmas, kas saistītas ar lodēšanas sakausējumiem, ir nepieciešama visaptveroša, daudzdimensionāla pieeja, kas ietver metalurģisko izvēli, krāsns temperatūras kontroli un konstrukcijas pastiprināšanu.
Īsi fakti par NeoDen
- Dibināts 2010. gadā, 200 + darbinieki, 27000+ kv.m. rūpnīca.
- NeoDen produkti: dažādas sērijas PnP iekārtas, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Oven IN sērija, kā arī pilnā SMT Line ietver visu nepieciešamo SMT aprīkojumu.
- Veiksmīgi 10000+ klienti visā pasaulē.
- 40+ Globālie aģenti Āzijā, Eiropā, Amerikā, Okeānijā un Āfrikā.
- Pētniecības un attīstības centrs: 3 pētniecības un attīstības nodaļas ar 25+ profesionāliem pētniecības un attīstības inženieriem.
- Iekļauts CE sarakstā un ieguvis 70+ patentu.
- 30+ kvalitātes kontroles un tehniskā atbalsta inženieri, 15+ augstākā līmeņa starptautiskie pārdošanas apjomi, lai klients sniegtu savlaicīgu atbildi 8 stundu laikā un profesionālus risinājumus 24 stundu laikā.