Увод
Екстремни сценарији примене као што су претварачи нових енергетских возила,-уграђени пуњачи (ОБЦ) и фотонапонски претварачи за складиштење енергије подижу поузданост производње ПЦБА до нових физичких граница. Када раде на великој снази, температура споја ових производа често остаје у опсегу високих{2}}температура од 125 до 150 степени током дужег периода. Под комбинованим ефектима континуираних термичких и механичких напрезања, легуре за лем без олова- подлежу спорој и трајној пластичној деформацији познатој као „пузање“. Једном када се пузање акумулира до одређене мере, изазива стварање микроскопских пукотина у лемним спојевима, што на крају доводи до квара од замора. Анализа механизма пузања легура за лемљење и спровођење прецизних процесних интервенција током производње ПЦБА су од суштинског значаја за обезбеђивање дугорочно-поузданог рада нове енергетске електронике.
Механизам пузања лемљења: клизање границе зрна у металима под високим{0}}напоном
Легура без олова{0}}(као што је уобичајено коришћени САЦ305, легура калаја-сребра-бакара која садржи 3,0% сребра и 0,5% бакра) имају тачку топљења од приближно 217 степени. Према принципима механике материјала, када радна температура метала пређе 50% његове апсолутне тачке топљења (мерено у Келвинима), ефекат пузања се значајно активира. На 125 степени (приближно 398 К), хомологна температура САЦ305 лема достиже 0,81, што далеко премашује праг пузања од 0,5. То значи да ће чак и под веома малим напонима-као што је напон смицања узрокован неусклађеним коефицијентима термичког ширења (ЦТЕ) између ПЦБ-а и чипа-зрна метала калајне матрице унутар лемног споја бити подвргнута спором међусобном клизању и атомској дифузији дуж граница зрна. Продужени рад на високим{18}температурама доводи до грубости зрна унутар лемних спојева, при чему се микроскопске шупљине акумулирају на границама зрна и развијају у макроскопске пукотине. Ово је основни технички узрок лошег електричног контакта или повремених отворених кола у новим енергетским ПЦБА склоповима.
Модификација легуре путем допинга елемената у траговима: побољшање ефекта причвршћивања границе зрна
Пошто се традиционални -лемови без олова боре да се одупру оштећењу од пузања под дуготрајним високим температурама, усвајање нових материјала од легура са супериорном отпорношћу на пузање је основна стратегија за решавање овог изазова у тренутној производњи ПЦБА. Производња плоча за језгро за нове енергетске примене постепено укључује лемове високе-поузданости допиране елементима у траговима (као што су бизмут (Би), антимон (Сб), никл (Ни) и кобалт (Цо)), при чему Иннолот легуре служе као типичан пример. Уграђивањем ових елемената у трагове у матрицу калаја, унутар метала се формира фина и равномерно распоређена дисперзиона фаза друге{4}}фазе. Када дође до пузања на лемним спојевима, ове тврде честице делују као „ефекат причвршћивања“ на границама зрна, ефикасно инхибирајући клизање зрна метала и кретање микро-дислокација. Експериментални подаци показују да су у тестовима термичког старења на 150 степени, затезна чврстоћа и век трајања пузања при високој{{9}температури Иннолот легура више него двоструко већи од стандардног САЦ305, пружајући робусну микроструктурну баријеру за матичне плоче нових претварача енергије.
Рефлов лемљењеКонтрола брзине хлађења: Оптимизација почетне величине зрна
Поред састава самог лема, термодинамичка контрола током процеса производње ПЦБА директно одређује способност почетне микроструктуре да се одупре пузању. Брзина хлађења у процесу рефлов лемљења је кључни контролни параметар. Техничари морају строго контролисати брзину хлађења током фазе хлађења између 3,5 степени и 5,5 степени у секунди. Брзо хлађење приморава растопљени метал да се брзо очврсне, што резултира фином, густом и равномерно распоређеном еутектичком микроструктуром која потискује формирање грубих монокристала. Пошто фино{6}}зрнасте микроструктуре имају више граница зрна, оне пружају бољу механичку чврстоћу на собној температури; штавише, током раних фаза пузања високе{7}}температуре, густа микроструктура одлаже нуклеацију и ширење шупљина. Ако је брзина хлађења сувише спора (нпр. испод 2,0 степена у секунди), груба једињења попут Аг₃Сн игли- ће се исталожити унутар лемних спојева. Током каснијег{14}}трајног рада на високим{15}температурама, области које окружују ове грубе честице су веома склоне да постану тачке концентрације напона и прве ће изазвати пузање.
Очвршћавање под заливањем: пренос и дисперзија спољашњег напрезања
Реструктурирањем дистрибуције спољашњег напрезања у области лемљења, могуће је ефикасно смањити оптерећење пузања које носи легура за лемљење и продужити укупан век трајања ПЦБА. За високо{1}}температурне, велике-паковане уређаје који преносе велике струје на матичним плочама нових енергетских возила (као што су ИГБТ модули и БГА велике{3}}величине), произвођачи обично укључују процес недовољног пуњења наконрефловпећницалемљење. Користећи високо{1}}машине за дозирање, епоксидна смола високог{2}}модула, ниског-ЦТЕ-а се убризгава испод чипа. Кроз капиларно дејство, попуњава празнине између компоненте и ПЦБ-а и подлеже термичком очвршћавању. Очврсли слој смоле чврсто везује чип за плочу, формирајући круту, интегрисану јединицу. Када пораст температуре узрокује ЦТЕ неусклађеност, већи део напона на смицање се апсорбује и распршује од стране спољне смолне матрице, драстично смањујући физичко оптерећење примењено на спојеве пасте за лемљење. Ово одлаже почетак фазе термичког пузања за легуру за лемљење на структурном нивоу.
Превазилажење изазова пузања повезаних са легурама за лемљење захтева свеобухватан, више{0}}димензионални приступ који обухвата металуршки избор, контролу температуре пећи и структурно ојачање.
Кратке чињенице о НеоДену
- Основана 2010. године, 200 + запослених, 27000+ Кв.м. фабрика.
- НеоДен производи: ПнП машине различите серије, НеоДен ИИ1, НеоДен4, НеоДен5, НеоДен К1830, НеоДен9, НеоДен Н10П. Рефлов Овен ИН серија, као и комплетна СМТ линија укључује сву неопходну СМТ опрему.
- Успешни клијенти 10000+ широм света.
- 40+ Глобални агенти покривени у Азији, Европи, Америци, Океанији и Африци.
- Центар за истраживање и развој: 3 одељења за истраживање и развој са 25+ професионалним инжењерима за истраживање и развој.
- Наведен са ЦЕ и добио 70+ патената.
- 30+ инжењери за контролу квалитета и техничку подршку, 15+ виши одељење за међународну продају, за благовремени одговор купаца у року од 8 сати и пружање професионалних решења у року од 24 сата.