Въведение
По време на работа дънните платки на бордовото управление на железопътните превозни средства са подложени на продължителни ниско{0}}честотни вибрации и внезапни високи-ускорителни удари. При тези условия на висока-вибрация, най-критичната заплаха, пред която е изправено производството на PCBA, е крехкото счупване на спойките. Този тип счупване обикновено се получава при интерфейса на интерметалното съединение (IMC) между безоловните -спояващи съединения и печатните платки. Характеризира се с внезапно начало без предупреждение и може лесно да доведе до прекъсване на сигнала или повреда в управлението на влаковете. За да се подобри издръжливостта на вибрационна умора на дънните платки за железопътен транспорт, основното решение се крие в оптимизирането на състава на спояващата сплав от микро-металургична гледна точка.
Механизъм на крехко счупване при вибрационен стрес: Концентрация на напрежението в IMC слоя
По време наповторно запояванеетап от производството на PCBA, калайът в конвенционалните безоловни -припои реагира с медта на повърхността на PCB, неизбежно образувайки слой от интерметални съединения (IMC). Въпреки че тази евтектична структура служи като връзка за силна механична връзка, тя по своята същност е крехък материал. По време на експлоатационния живот на железопътното транспортно оборудване сложни редуващи се механични напрежения непрекъснато действат върху компонентите и субстрата. Поради значителни разлики в коефициентите на топлинно разширение (CTE) и еластичните модули между PCB субстрата (FR-4) и керамичните компоненти или силициевите чипове, механичните деформационни напрежения, генерирани от вибрации, стават силно концентрирани в IMC интерфейса, който е с дебелина само няколко микрометра. Когато натрупаното напрежение на срязване превиши силата на свързване по границите на зърната, пукнатините бързо започват и се разпространяват странично в рамките на IMC или на неговата повърхност с медната подложка, причинявайки мигновено крехко разслояване на спойката.
Добавяне на следи от бисмут и антимон: Укрепване на калаената матрица и рафиниране на структурата на зърната
За да се противодейства на механичните вибрации с висок{0}}интензитет, подобряването на микроструктурата на спояващата сплав и забавянето на скоростта на разпространение на пукнатини са основните цели при оптимизирането на състава на сплавта. В производството-за повърхностен монтаж на високо-мощни дънни платки за железопътен транспорт, нови сплави с висока-надеждност-базирани на традиционния калай-сребро-мед (SAC), но добавени със следи от бисмут (Bi) и стибий (Sb) -сега се използват широко. Включването на бисмут позволява укрепване на твърдия разтвор, което значително повишава границата на провлачване на самата спояваща матрица. Междувременно добавянето на антимон забавя скоростта на нагрубяване на зърната при висока-температура и условия на стрес, поддържайки фино-зърнеста микроструктура. По-фините зърна водят до значително увеличаване на броя на границите на зърната. Когато вибрационните ударни вълни се разпространяват в спойката, тези многобройни граници на зърната ефективно се разпръскват и абсорбират енергия, принуждавайки микропукнатините непрекъснато да променят посоката си на разпространение и удължават пътя си до проникване, като по този начин удължават динамичния живот на умората на спойката с повече от 1,5 пъти.
Синергичен ефект на следи от никел и кобалт: Модифициране на морфологията и дебелината на IMC
Докато се контролира здравината на кристалната матрица, от съществено значение е директно да се „изтъни“ и модифицира микроструктурата на слоя IMC-мястото, където възниква крехко счупване. Чрез въвеждане на следи от никел (Ni) и кобалт (Co) -приблизително 0,05%-в сплавта на пастата за запояване, кинетиката на растеж на междуфазните интерметални съединения по време на процеса на префловане може значително да се промени. Никелът може да измести част от медта, трансформирайки първоначално грубия, ветрилообразен и неравномерно дебел евтектичен слой в по-гладка, по-плътна и еднакво дебела композитна кристална структура. Кобалтът, от друга страна, ефективно потиска неконтролирания растеж на крехък слой с лошо- качество, причинен от вторична дифузия, предизвикана от повишаване на температурата по време на последващата дългосрочна-работа на PCBA. Стриктното контролиране на общата дебелина на IMC слоя в рамките на оптимален диапазон може значително да намали концентрацията на напрежение в интерфейса и да елиминира условията, благоприятни за крехко счупване.
В комбинация с технология за повърхностна обработка: Създаване на металургичен интерфейс, който балансира твърдостта и гъвкавостта
Предимствата на състава на спойката трябва да бъдат идеално съчетани, както физически, така и химически, с повърхностното покритие на печатните платки, за да се постигне оптимална устойчивост на вибрации. За високо-дънни платки за релсов транспорт с висока вибрация обикновено не се препоръчват покрития с галванично никелово{2}}златно (ENIG)-които могат лесно да причинят феномен на черни подложки и крехко счупване на -богатите на фосфор слоеве-. Вместо това се предпочита органичен консервант за спойка (OSP) или електронно -сребро за потапяне (Im-Ag). Повърхностната обработка на OSP позволява на формулираната високо{10}}ефективна спойка да влезе в директен контакт с чиста мед, образувайки евтектичен слой от чиста мед-калай по време наповторно запояванеи предотвратяване на изкривяването на решетката на интерфейса, причинено от въвеждането на примесни метални атоми от трети страни. Под този металургичен интерфейс, комбиниран с подходяща дебелина на конформно покритие или локализиран пълнеж, се формира защитен механизъм, който балансира твърдостта и гъвкавостта-където външната структура облекчава напрежението, а вътрешната микроструктура абсорбира енергия-като по този начин напълно елиминира възможността за крехко счупване.
Преодоляването на проблема с крехкото счупване на спойката при високи-вибрационни условия изисква всеобхватен технически подход, вариращ от фина-настройка на микроструктурния металургичен състав до оптимизиране на макроскопичните параметри на процеса.
Кратки факти за NeoDen
- Създадена през 2010 г. с 200+ служители и 27,000+ кв.м. фабрика за независими права на собственост, за да се осигури стандартно управление и постигане на най-икономически ефекти, както и спестяване на разходи.
- Притежава собствен обработващ център, квалифициран монтажник, тестер и QC инженери, за да гарантира силните способности за производство, качество и доставка на машини NeoDen.
- 40+ глобални партньори в Азия, Европа, Америка, Океания и Африка, за да обслужват успешно 10000+ потребители в целия свят, за да осигурят по-добро и по-бързо местно обслужване и бърз отговор.
- 3 различни екипа за научноизследователска и развойна дейност с общо 25+ професионални инженери за научноизследователска и развойна дейност, за да осигурят по-добри и по-напреднали разработки и нови иновации.
- Квалифицирани и професионални английски инженери за поддръжка и обслужване, за да осигурят бърз отговор в рамките на 8 часа, решението предоставя в рамките на 24 часа.
- Единственият сред всички китайски производители, които са регистрирали и одобрили CE от TUV NORD.
- NeoDen предоставя-доживотна техническа поддръжка и обслужване за всички машини NeoDen, освен това редовни софтуерни актуализации въз основа на опита при използване и действителните ежедневни заявки от крайните потребители.