Sissejuhatus
Äärmuslikud rakendusstsenaariumid, nagu uued energiasõidukite inverterid,{0}}pardalaadijad (OBC-d) ja fotogalvaanilised energiasalvestid viivad PCBA tootmise töökindluse uutele füüsilistele piiridele. Suure võimsusega töötamisel jääb nende toodete ühendustemperatuur sageli pikaks ajaks kõrge-temperatuurivahemikku 125–150 kraadi. Pidevate termiliste ja mehaaniliste pingete koosmõjul läbivad plii-vabad joodisulamid aeglase ja püsiva plastilise deformatsiooni, mida nimetatakse "libisemiseks". Kui roome koguneb teatud määral, põhjustab see jootekohtadesse mikroskoopiliste pragude tekkimist, mis lõpuks põhjustab väsimuse ebaõnnestumist. Jootesulamite roomamismehhanismi analüüsimine ja täpsete protsessisekkumiste rakendamine PCBA tootmisel on uue energiaelektroonika pikaajalise töökindla -töökindluse tagamiseks üliolulised.
Jooteaine libisemise mehhanism: tera piiride libisemine metallides kõrgel temperatuuril{0}}
Plii-vabade jootesulamite (nagu tavaliselt kasutatav SAC305, tina-hõbe-vasesulam, mis sisaldab 3,0% hõbedat ja 0,5% vaske) sulamistemperatuur on ligikaudu 217 kraadi. Materjalide mehaanika põhimõtete kohaselt, kui metalli töötemperatuur ületab 50% selle absoluutsest sulamistemperatuurist (mõõdetuna Kelvinites), aktiveerub roomamisefekt oluliselt. Temperatuuril 125 kraadi (ligikaudu 398 K) jõuab SAC305 joodise homoloogne temperatuur 0,81-ni, ületades tunduvalt roomamisläve 0,5. See tähendab, et isegi väga väikeste pingete korral,{15}}nagu nihkepinge, mis on põhjustatud PCB ja kiibi mittevastavatest soojuspaisumisteguritest (CTE)-, läbivad jooteühenduses olevad tinamaatriksi metalliterad aeglase vastastikuse libisemise ja aatomi difusiooni piki terade piire. Pikaajaline kõrgel{18}}temperatuuril töötamine põhjustab jootekohtades tera jämedumist, mille käigus mikroskoopilised tühimikud kogunevad terade piiridele ja muutuvad makroskoopilisteks pragudeks. See on uue energiaga PCBA sõlmede halva elektrikontakti või katkendlike avatud vooluahelate peamine tehniline põhjus.
Sulami modifitseerimine mikroelementide dopingu abil: teraviljapiiri kinnitumise efekti tugevdamine
Kuna traditsioonilised pliivabad joodised{0}} võitlevad pikaajaliste kõrgete temperatuuride käes libisemiskahjustuste vastu, on praeguse PCBA-tootmise põhistrateegia selle väljakutse lahendamisel uute, suurepärase roomekindlusega sulamimaterjalide kasutuselevõtt. Uute energiarakenduste jaoks mõeldud südamikuplaatide tootmine hõlmab järk-järgult kõrge -usaldusväärseid jooteid, mis on legeeritud mikroelementidega (nagu vismut (Bi), antimon (Sb), nikkel (Ni) ja koobalt (Co) ning tüüpiliseks näiteks on Innoloti sulamid. Nende mikroelementide lisamisel tinamaatriksisse moodustub metalli sees peen ja ühtlaselt jaotunud teise -faasi dispersioonifaas. Kui jooteühendustes esineb roomamist, toimivad need kõvad osakesed tera piiridel "kinnitusefektina", pidurdades tõhusalt metallitera libisemist ja mikro{6}}nihestuse liikumist. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et 150-kraadise termilise vananemise katsetes on Innoloti sulamite tõmbetugevus ja kõrgel temperatuuril{9}}libisemine rohkem kui kaks korda suurem kui standardsel SAC305, pakkudes uute energiainverterite emaplaatidele tugevat mikrostruktuurilist barjääri.
Reflow jootmineJahutuskiiruse juhtimine: algse tera suuruse optimeerimine
Lisaks joodise enda koostisele määrab PCBA tootmisprotsessi ajal toimuv termodünaamiline kontroll otseselt algse mikrostruktuuri võimet taluda hiilimist. Jahutuskiirus tagasivoolujootmise protsessis on peamine juhtimisparameeter. Tehnikud peavad jahutusfaasi ajal rangelt kontrollima jahutuskiirust vahemikus 3,5–5,5 kraadi sekundis. Kiire jahutamine sunnib sulametalli kiiresti tahkuma, mille tulemuseks on peen, tihe ja ühtlaselt jaotunud eutektiline mikrostruktuur, mis pärsib jämedate monokristallide teket. Kuna peeneteralistel-mikrostruktuuridel on rohkem terapiire, tagavad need toatemperatuuril parema mehaanilise tugevuse; Lisaks aeglustab tihe mikrostruktuur kõrgel temperatuuril roomamise algstaadiumis tuumade moodustumist ja tühimike laienemist. Kui jahutuskiirus on liiga aeglane (nt alla 2,0 kraadi sekundis), sadestuvad jootekohtadesse jämedad Ag₃Sn nõelalaadsed ühendid. Järgneva pikaajalise-kõrgtemperatuuri{15}}teenistuse ajal on neid jämedaid osakesi ümbritsevad alad väga altid muutuma pinge kontsentratsioonipunktideks ja need tekitavad esimesena roomamispragusid.
Alatäite kõvenemine: väline stressi ülekandmine ja hajutamine
Jootepiirkonna välise pingejaotuse ümberkorraldamisega on võimalik tõhusalt vähendada jootesulamile kantavat roomekoormust ja pikendada PCBA üldist kasutusiga. Kõrge temperatuuriga-suurte -suuruses pakitud seadmete puhul, mis kannavad uute energiasõidukite emaplaatidel (nt IGBT-moodulid ja suured-suuruses BGA-d) suurt voolu, kasutavad tootjad tavaliselt pärast seda, kuireflowahjujootmine. Kõrge-täpsete doseerimismasinate abil süstitakse kiibi alla kõrge-mooduliga, madala-CTE epoksüvaiku. Kapillaartegevuse kaudu täidab see tühimikud komponendi ja PCB vahel ning läbib termilise kõvenemise. Kõvenenud vaigukiht seob kiibi tihedalt plaadiga, moodustades jäiga integreeritud üksuse. Kui temperatuuri tõus põhjustab CTE mittevastavust, neeldub ja hajutab suurem osa nihkepingest välimine vaigumaatriks, vähendades järsult jootepasta liigestele rakendatavat füüsilist koormust. See lükkab jootesulami termilise roomefaasi algust konstruktsiooni tasandil edasi.
Jootesulamitega seotud roomamisprobleemide ületamiseks on vaja kõikehõlmavat, mitme{0}}dimensioonilist lähenemist, mis hõlmab metallurgilist valikut, ahju temperatuuri reguleerimist ja konstruktsiooni tugevdamist.
Kiired faktid NeoDeni kohta
- Asutatud 2010. aastal, 200 + töötajat, 27000+ ruutmeetrit. tehas.
- NeoDeni tooted: erineva seeria PnP-masinad, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Oven IN seeria, samuti täielik SMT Line sisaldab kõiki vajalikke SMT seadmeid.
- Edukad 10000+ klienti üle kogu maailma.
- 40+ Ülemaailmsed esindajad Aasias, Euroopas, Ameerikas, Okeaanias ja Aafrikas.
- Teadus- ja arenduskeskus: 3 teadus- ja arendusosakonda koos 25+ professionaalsete teadus- ja arendusinseneridega.
- CE nimekirjas ja sai 70+ patenti.
- 30+ kvaliteedikontrolli ja tehnilise toe insenerid, 15+ kõrgetasemeline rahvusvaheline müük, et klient reageeriks õigeaegselt 8 tunni jooksul ja professionaalsed lahendused 24 tunni jooksul.