Uvod
Med delovanjem so vgrajene krmilne plošče železniških vozil izpostavljene neprekinjenim nizko-frekvenčnim tresljajem in nenadnim visokim-pospeškom. V teh -pogojih visoke vibracije je najbolj kritična grožnja, s katero se sooča proizvodnja PCBA, krhek lom spajkalnih spojev. Ta vrsta zloma se običajno pojavi na vmesniku intermetalne spojine (IMC) med -brezvinčenimi spajkanimi spoji in ploščami PCB. Zanj je značilen nenaden nastop brez opozorila in lahko zlahka povzroči prekinitve signala ali okvare krmiljenja na vlakih. Za izboljšanje življenjske dobe glavnih plošč za železniški promet, odporne proti vibracijam, je temeljna rešitev optimizacija sestave spajkalne zlitine z mikro-metalurškega vidika.
Mehanizem krhkega loma pod vibracijsko obremenitvijo: koncentracija napetosti v plasti IMC
Medreflow spajkanjefazi izdelave PCBA kositer v običajnih spajkah brez svinca reagira z bakrom na površini PCB in neizogibno tvori plast intermetalnih spojin (IMC). Čeprav ta evtektična struktura služi kot vez za močno mehansko povezavo, je sama po sebi krhek material. Med življenjsko dobo železniške transportne opreme kompleksne izmenične mehanske obremenitve nenehno delujejo na komponente in podlago. Zaradi znatnih razlik v koeficientih toplotnega raztezanja (CTE) in elastičnih modulih med substratom PCB (FR-4) in keramičnimi komponentami ali silicijevimi čipi postanejo mehanske deformacijske napetosti, ki jih povzročajo vibracije, močno koncentrirane na vmesniku IMC, ki je debel le nekaj mikrometrov. Ko akumulirana strižna napetost preseže trdnost vezi na mejah zrn, se razpoke hitro začnejo in širijo bočno znotraj IMC ali na njeni meji z bakreno blazinico, kar povzroči takojšnjo krhko razslojevanje spajkalnega spoja.
Dodajanje sledi bizmuta in antimona: krepitev matrice kositra in izboljšanje strukture zrn
Za preprečevanje visoko{0}}intenzivnih mehanskih vibracij sta izboljšanje mikrostrukture spajkalne zlitine in upočasnitev stopnje širjenja razpok glavna cilja pri optimizaciji sestave zlitine. Pri površinski-izdelavi visoko-zmogljivih matičnih plošč za železniški tranzit se zdaj pogosto uporabljajo nove visoko{4}}zanesljive zlitine-na osnovi tradicionalnega kositra-srebra-bakra (SAC), vendar dopirane s sledovi bizmuta (Bi) in stibija (Sb) -. Vgradnja bizmuta omogoča utrjevanje trdne raztopine, kar bistveno poveča mejo tečenja same spajkalne matrice. Medtem pa dodatek antimona upočasni stopnjo grobljenja zrn pri visoki-temperaturi in stresnih pogojih ter ohranja fin{12}}zrnato mikrostrukturo. Finejša zrna povzročijo znatno povečanje števila meja zrn. Ko se vibracijski udarni valovi razširijo v spajkalni spoj, se te številne meje zrn učinkovito razpršijo in absorbirajo energijo, zaradi česar mikrorazpoke nenehno spreminjajo svojo smer širjenja in podaljšujejo svojo pot do penetracije, s čimer podaljšajo dinamično utrujenostno življenjsko dobo spajkanega spoja za več kot 1,5-krat.
Sinergijski učinek sledovih niklja in kobalta: spreminjanje morfologije in debeline IMC
Medtem ko nadzirate trdnost kristalnega matriksa, je bistveno, da neposredno "tanjšate" in spremenite mikrostrukturo sloja IMC-mesta, kjer pride do krhkega loma. Z dodajanjem sledov niklja (Ni) in kobalta (Co)-približno 0,05 %-v zlitino spajkalne paste je mogoče znatno spremeniti kinetiko rasti medfaznih intermetalnih spojin med postopkom reflowa. Nikelj lahko izpodrine del bakra in spremeni prvotno grobo, pahljačasto in neenakomerno debelo evtektično plast v bolj gladko, gostejšo in enakomerno debelo kompozitno kristalno strukturo. Po drugi strani pa kobalt učinkovito zavira nenadzorovano rast krhke plasti slabe-kakovosti, ki jo povzroči sekundarna difuzija, ki jo sproži dvig temperature med poznejšim dolgotrajnim-delovanjem PCBA. Strogo nadzorovanje skupne debeline sloja IMC v optimalnem območju lahko znatno zmanjša koncentracijo napetosti na vmesniku in odpravi pogoje, ki vodijo do krhkega loma.
V kombinaciji s tehnologijo površinske obdelave: ustvarjanje metalurškega vmesnika, ki uravnava togost in fleksibilnost
Prednosti spajkalne sestave se morajo tako fizikalno kot kemično popolnoma ujemati s površinsko obdelavo ploščic PCB, da se doseže optimalna odpornost na vibracije. Za tranzitne matične plošče z visokimi-vibracijami na splošno niso priporočljive galvanizirane površine iz-niklja{2}}zlata (ENIG),-ki lahko zlahka povzročijo pojav črne blazinice in krhko zlom-slojev-bogate s fosforjem. Namesto tega imata prednost organski konzervans za spajkanje (OSP) ali elektronsko-potopno srebro (Im-Ag). Površinska obdelava OSP omogoča, da formulirana visoko{10}}zmogljiva spajka pride v neposreden stik z golim bakrom in tvori evtektično plast čistega bakra-kositrareflow spajkanjein preprečevanje popačenja mreže na vmesniku, ki ga povzroči uvedba -nečistotnih kovinskih atomov tretjih oseb. Pod tem metalurškim vmesnikom v kombinaciji z ustrezno debelino konformne prevleke ali lokaliziranega spodnjega polnila se oblikuje obrambni mehanizem, ki uravnava togost in prožnost-kjer zunanja struktura razbremeni napetost, notranja mikrostruktura pa absorbira energijo-in s tem popolnoma odpravi možnost krhkega loma.
Premagovanje problema krhkega loma spajkalnega spoja v pogojih visoke-vibracije zahteva celovit tehnični pristop, ki sega od natančne-nastavitve mikrostrukturne metalurške sestave do optimizacije makroskopskih procesnih parametrov.
Hitra dejstva o NeoDen
- Ustanovljeno leta 2010 z 200+ zaposlenimi in 27,000+ kvadratnih metrov. tovarno neodvisnih lastninskih pravic, zagotoviti standardno upravljanje in doseči največ ekonomskih učinkov ter prihranek stroškov.
- Lastnik lastnega obdelovalnega centra, usposobljenih sestavljavcev, preizkuševalcev in inženirjev za nadzor kakovosti, da bi zagotovil močne sposobnosti za proizvodnjo, kakovost in dostavo strojev NeoDen.
- 40+ globalni partnerji v Aziji, Evropi, Ameriki, Oceaniji in Afriki, da uspešno služijo 10000+ uporabnikom po vsem svetu, da zagotovijo boljše in hitrejše lokalne storitve ter hiter odziv.
- 3 različne ekipe za raziskave in razvoj s skupno 25+ strokovnimi inženirji za raziskave in razvoj, da zagotovijo boljši in naprednejši razvoj ter nove inovacije.
- Usposobljeni in profesionalni angleški podporni in servisni inženirji, ki zagotavljajo hiter odziv v 8 urah, rešitev zagotovijo v 24 urah.
- Edinstven med vsemi kitajskimi proizvajalci, ki so registrirali in odobrili CE s strani TUV NORD.
- NeoDen zagotavlja-vseživljenjsko tehnično podporo in servis za vse naprave NeoDen, poleg tega pa redne posodobitve programske opreme na podlagi izkušenj z uporabo in dejanskih dnevnih zahtev končnih uporabnikov.