Invoering
Tijdens bedrijf worden de moederborden aan boord van spoorwegvoertuigen blootgesteld aan voortdurende laag- trillingen en plotselinge hoge- acceleratieschokken. Onder deze omstandigheden met hoge- trillingen is de meest kritische bedreiging waarmee de PCBA-productie wordt geconfronteerd brosse breuk van soldeerverbindingen. Dit type breuk treedt doorgaans op op het grensvlak van de intermetallische verbinding (IMC) tussen lood-vrije soldeerverbindingen en PCB-pads. Het wordt gekenmerkt door een plotseling begin zonder waarschuwing en kan gemakkelijk leiden tot signaalonderbrekingen of besturingsstoringen in treinen. Om de levensduur van moederborden voor spoorwegvervoer te verbeteren, ligt de fundamentele oplossing in het optimaliseren van de samenstelling van de soldeerlegering vanuit een micro-metallurgisch perspectief.
Mechanisme van brosse breuk onder trillingsstress: spanningsconcentratie in de IMC-laag
Tijdens dereflow-solderenTijdens de PCBA-productie reageert het tin in conventioneel lood-vrij soldeer met het koper op het PCB-oppervlak, waardoor onvermijdelijk een laag intermetallische verbindingen (IMC) ontstaat. Hoewel deze eutectische structuur dient als verbinding voor een sterke mechanische verbinding, is het inherent een bros materiaal. Tijdens de levensduur van spoorvervoerapparatuur werken er voortdurend complexe wisselende mechanische spanningen in op de componenten en het substraat. Als gevolg van aanzienlijke verschillen in de thermische uitzettingscoëfficiënten (CTE) en elastische moduli tussen het PCB-substraat (FR-4) en keramische componenten of siliciumchips, worden de mechanische vervormingsspanningen die door trillingen worden gegenereerd, sterk geconcentreerd op het IMC-grensvlak, dat slechts enkele micrometers dik is. Wanneer de geaccumuleerde schuifspanning de hechtsterkte bij de korrelgrenzen overschrijdt, ontstaan er snel scheuren en verspreiden deze zich lateraal binnen de IMC of op het grensvlak met het koperen kussen, waardoor onmiddellijke brosse delaminatie van de soldeerverbinding ontstaat.
Het toevoegen van sporenhoeveelheden bismut en antimoon: versterking van de tinmatrix en verfijning van de graanstructuur
Om mechanische trillingen met hoge{0}}intensiteit tegen te gaan, zijn het verbeteren van de microstructuur van de soldeerlegering en het vertragen van de snelheid van scheurvoortplanting de belangrijkste doelstellingen bij het optimaliseren van de legeringssamenstelling. Bij de opbouw-productie van krachtige- moederborden voor spoorwegvervoer worden nu op grote schaal nieuwe -betrouwbare legeringen-gebaseerd op traditioneel tin-zilver-koper (SAC), maar gedoteerd met sporen van bismut (Bi) en Stibium (Sb) -gebruikt. De opname van bismut maakt versterking van de vaste oplossing mogelijk, waardoor de vloeigrens van de soldeermatrix zelf aanzienlijk wordt verbeterd. Ondertussen vertraagt de toevoeging van antimoon de snelheid waarmee de korrels grover worden onder hoge-temperaturen en spanningsomstandigheden, waardoor een fijne-korrelige microstructuur behouden blijft. Fijnere korrels resulteren in een aanzienlijke toename van het aantal korrelgrenzen. Wanneer trillingsschokgolven zich voortplanten in de soldeerverbinding, verspreiden en absorberen deze talrijke korrelgrenzen effectief energie, waardoor microscheuren gedwongen worden hun voortplantingsrichting voortdurend te veranderen en hun pad naar penetratie te verlengen, waardoor de dynamische levensduur van de soldeerverbinding met meer dan 1,5 keer wordt verlengd.
Synergetisch effect van sporenhoeveelheden nikkel en kobalt: wijziging van de IMC-morfologie en -dikte
Terwijl de sterkte van de kristallijne matrix wordt gecontroleerd, is het essentieel om de microstructuur van de IMC-laag -de plaats waar brosse breuk optreedt direct te "verdunnen" en te wijzigen. Door sporenhoeveelheden nikkel (Ni) en kobalt (Co)-ongeveer 0,05%-in de soldeerpasta-legering te introduceren, kan de groeikinetiek van grensvlak-intermetaalverbindingen tijdens het reflow-proces aanzienlijk worden gewijzigd. Nikkel kan een deel van het koper verdringen, waardoor de oorspronkelijk grove, waaiervormige en ongelijkmatig dikke eutectische laag wordt omgezet in een gladdere, dichtere en gelijkmatig dikke samengestelde kristalstructuur. Kobalt daarentegen onderdrukt effectief de ongecontroleerde groei van een brosse laag van slechte- kwaliteit, veroorzaakt door secundaire diffusie veroorzaakt door temperatuurstijgingen tijdens de daaropvolgende lange- diensttijd van de PCBA. Het strikt controleren van de algehele dikte van de IMC-laag binnen een optimaal bereik kan de spanningsconcentratie op het grensvlak aanzienlijk verminderen en de omstandigheden elimineren die bevorderlijk zijn voor brosse breuk.
Gecombineerd met oppervlaktebehandelingstechnologie: het creëren van een metallurgische interface die stijfheid en flexibiliteit in evenwicht brengt
De voordelen van de soldeersamenstelling moeten, zowel fysisch als chemisch, perfect afgestemd zijn op de oppervlakteafwerking van de PCB-pads om een optimale trillingsbestendigheid te bereiken. Voor moederborden met hoge{1}}railtransmissie worden gegalvaniseerde nikkel-gouden (ENIG) oppervlakteafwerkingen-die gemakkelijk zwarte pad-verschijnselen en broze breuken van fosfor-rijke lagen- kunnen veroorzaken over het algemeen niet aanbevolen. In plaats daarvan wordt de voorkeur gegeven aan organisch soldeerconserveermiddel (OSP) of elektronisch- immersiezilver (Im-Ag). Dankzij de OSP-oppervlaktebehandeling kan het geformuleerde hoogwaardige soldeer in direct contact komen met blank koper, waardoor een zuivere koper-tin-eutectische laag wordt gevormd tijdens het gebruik.reflow-solderenen het voorkomen van roostervervorming op het grensvlak, veroorzaakt door de introductie van onzuivere metaalatomen van derden-. Onder dit metallurgische grensvlak, gecombineerd met een geschikte dikte van conforme coating of gelokaliseerde ondervulling, wordt een verdedigingsmechanisme gevormd dat stijfheid en flexibiliteit in evenwicht brengt-waarbij de externe structuur spanning verlicht en de interne microstructuur energie absorbeert-waardoor de mogelijkheid van brosse breuk volledig wordt geëlimineerd.
Het overwinnen van het probleem van brosse breuk van soldeerverbindingen onder hoge- trillingsomstandigheden vereist een alomvattende technische aanpak, variërend van het- verfijnen van de microstructurele metallurgische samenstelling tot de optimalisatie van macroscopische procesparameters.
Snelle feiten over NeoDen
- Opgericht in 2010 met 200+ werknemers en 27,000+ m². fabriek van onafhankelijke eigendomsrechten, om het standaardbeheer te garanderen en de meest economische effecten te bereiken en de kosten te besparen.
- Bezat een eigen bewerkingscentrum, bekwame assembleurs, testers en QC-ingenieurs, om de sterke capaciteiten voor de productie, kwaliteit en levering van NeoDen-machines te garanderen.
- 40+ wereldwijde partners in Azië, Europa, Amerika, Oceanië en Afrika, om 10000+ gebruikers over de hele wereld met succes te bedienen, om een betere en snellere lokale service en snelle respons te garanderen.
- 3 verschillende R&D-teams met in totaal 25+ professionele R&D-ingenieurs, om de betere en meer geavanceerde ontwikkelingen en nieuwe innovatie te garanderen.
- Bekwame en professionele Engelse ondersteunings- en service-ingenieurs, om een snelle reactie binnen 8 uur te garanderen, de oplossing biedt binnen 24 uur.
- De enige onder alle Chinese fabrikanten die CE hebben geregistreerd en goedgekeurd door TUV NORD.
- NeoDen levert levenslange technische ondersteuning en service- voor alle NeoDen-machines, en bovendien regelmatige software-updates op basis van de gebruikservaringen en de daadwerkelijke dagelijkse verzoeken van de eindgebruikers.