Introduksjon
Under drift utsettes de innebygde kontrollhovedkortene til jernbanetransportkjøretøyer for kontinuerlige lavfrekvente-vibrasjoner og plutselige høye-akselerasjonssjokk. Under disse høye-vibrasjonsforholdene er den mest kritiske trusselen som PCBA-produksjon står overfor, sprø brudd på loddeforbindelser. Denne typen brudd oppstår vanligvis ved grensesnittet mellom metalliske forbindelser (IMC) mellom bly-frie loddeforbindelser og PCB-puter. Den er preget av plutselig oppstart uten forvarsel og kan lett føre til signalavbrudd eller kontrollsvikt på tog. For å forbedre vibrasjonstretthetslevetiden til hovedkort for jernbanetransport, ligger den grunnleggende løsningen i å optimalisere sammensetningen av loddelegeringen fra et mikro-metallurgisk perspektiv.
Mekanisme for sprø brudd under vibrasjonsspenning: Spenningskonsentrasjon i IMC-laget
I løpet avreflow loddingtrinn i PCBA-produksjonen, reagerer tinn i konvensjonelt bly-fritt loddemetall med kobberet på PCB-overflaten, og danner uunngåelig et lag av intermetalliske forbindelser (IMC). Selv om denne eutektiske strukturen fungerer som en binding for en sterk mekanisk forbindelse, er den iboende et sprøtt materiale. I løpet av levetiden til jernbanetransportutstyr virker komplekse vekslende mekaniske påkjenninger kontinuerlig på komponentene og underlaget. På grunn av betydelige forskjeller i koeffisientene for termisk ekspansjon (CTE) og elastisitetsmoduler mellom PCB-substratet (FR-4) og keramiske komponenter eller silisiumbrikker, blir de mekaniske deformasjonsspenningene som genereres av vibrasjoner sterkt konsentrert ved IMC-grensesnittet, som bare er noen få mikrometer tykt. Når den akkumulerte skjærspenningen overstiger bindingsstyrken ved korngrensene, starter sprekker raskt og forplanter seg lateralt i IMC eller ved dens grensesnitt med kobberputen, noe som forårsaker øyeblikkelig sprø delaminering av loddeforbindelsen.
Tilsetning av spormengder av vismut og antimon: styrking av tinnmatrisen og raffinering av kornstrukturen
For å motvirke mekaniske vibrasjoner med høy-intensitet, er forbedring av mikrostrukturen til loddelegeringen og senking av sprekkforplantningshastigheten hovedmålene for å optimalisere legeringssammensetningen. I overflate-produksjon av høy-hovedkort for jernbanetransport, nye høy-pålitelighetslegeringer-basert på tradisjonelt tinn-sølv-kobber (SAC), men dopet med spormengder av vismut (Bi) og Stibium (Sbare) er nå { mye brukt{8}}. Innlemmingen av vismut muliggjør forsterkning av fast løsning, noe som øker flytegrensen til selve loddematrisen betydelig. I mellomtiden reduserer tilsetningen av antimon hastigheten på kornforgrovning under høye-temperatur- og stressforhold, og opprettholder en fin{12}}mikrostruktur. Finere korn resulterer i en betydelig økning i antall korngrenser. Når vibrasjonssjokkbølger forplanter seg inn i loddeforbindelsen, spres og absorberer disse tallrike korngrensene effektivt energi, noe som tvinger mikrosprekker til kontinuerlig å endre forplantningsretningen og forlenge veien til penetrering, og dermed forlenge den dynamiske utmattelseslevetiden til loddeforbindelsen med mer enn 1,5 ganger.
Synergistisk effekt av spormengder av nikkel og kobolt: modifisering av IMC morfologi og tykkelse
Mens du kontrollerer styrken til den krystallinske matrisen, er det viktig å direkte "tyne" og modifisere mikrostrukturen til IMC-laget-stedet der sprø brudd oppstår. Ved å introdusere spormengder av nikkel (Ni) og kobolt (Co) -omtrent 0,05 %- i loddepasta-legeringen, kan vekstkinetikken til intermetalliske grenseflateforbindelser under reflow-prosessen bli betydelig endret. Nikkel kan fortrenge en del av kobberet, og forvandle det opprinnelig grove, vifteformede- og ujevnt tykke eutektiske laget til en jevnere, tettere og jevnt tykk komposittkrystallstruktur. Kobolt, på den annen side, undertrykker effektivt den ukontrollerte veksten av et sprøtt lag av dårlig-kvalitet forårsaket av sekundær diffusjon utløst av temperaturøkninger under PCBAs påfølgende langsiktige-tjeneste. Strengt kontroll av den totale tykkelsen på IMC-laget innenfor et optimalt område kan redusere spenningskonsentrasjonen ved grensesnittet betydelig og eliminere forholdene som bidrar til sprø brudd.
Kombinert med overflatebehandlingsteknologi: Skaper et metallurgisk grensesnitt som balanserer stivhet og fleksibilitet
Fordelene med loddesammensetningen må være perfekt tilpasset, både fysisk og kjemisk, med overflatefinishen til PCB-putene for å oppnå optimal vibrasjonsmotstand. For hovedkort for høy-vibrasjon i skinnetransport, anbefales vanligvis ikke galvaniserte nikkel-gull (ENIG) overflatebehandlinger-som lett kan forårsake svarte puter og sprø brudd på fosfor-rike lag-. I stedet foretrekkes organisk loddekonserveringsmiddel (OSP) eller elektronisk-sølv (Im-Ag). OSP-overflatebehandlingen gjør at det formulerte{10}}høyytelsesloddet kommer i direkte kontakt med bart kobber, og danner et rent kobber{11}}tinn eutektisk lag underreflow loddingog forhindrer gitterforvrengning ved grensesnittet forårsaket av introduksjonen av- tredjeparts urenhetsmetallatomer. Under dette metallurgiske grensesnittet, kombinert med en passende tykkelse på konformt belegg eller lokalisert underfylling, dannes en forsvarsmekanisme som balanserer stivhet og fleksibilitet-der den ytre strukturen avlaster stress og den indre mikrostrukturen absorberer energi-og dermed fullstendig eliminerer muligheten for sprø brudd.
Å overvinne problemet med sprø brudd i loddefuger under høye-vibrasjonsforhold krever en omfattende teknisk tilnærming, alt fra finjustering av mikrostrukturell metallurgisk sammensetning til optimalisering av makroskopiske prosessparametere.
Raske fakta om NeoDen
- Etablert i 2010 med 200+ ansatte og 27,000+ kvm. fabrikk med uavhengige eiendomsrettigheter, for å sikre standard forvaltning og oppnå de mest økonomiske effektene samt spare kostnadene.
- Eide eget maskineringssenter, dyktig montør, tester og QC-ingeniører, for å sikre de sterke evnene for NeoDen-maskiners produksjon, kvalitet og levering.
- 40+ globale partnere dekket i Asia, Europa, Amerika, Oseania og Afrika, for å lykkes med å betjene 10000+ brukere i hele verden, for å sikre bedre og raskere lokal service og rask respons.
- 3 forskjellige FoU-team med totalt 25+ profesjonelle FoU-ingeniører, for å sikre bedre og mer avansert utvikling og ny innovasjon.
- Dyktige og profesjonelle engelske support- og serviceingeniører, for å sikre rask respons innen 8 timer, gir løsningen innen 24 timer.
- Den unike blant alle de kinesiske produsentene som registrerte og godkjente CE av TUV NORD.
- NeoDen gir livslang- teknisk støtte og service for alle NeoDen-maskinene, dessuten regelmessige programvareoppdateringer basert på brukserfaringer og faktiske daglige forespørsel fra sluttbrukerne.