Johdanto
Käytön aikana junaliikenteen ajoneuvojen sisäiset ohjausemolevyt altistuvat jatkuville matalataajuisille{0}}värähtelyille ja äkillisille korkeille{1}}kiihtyvyysiskuille. Näissä voimakkaissa -värähtelyolosuhteissa PCBA-valmistukseen kohdistuva kriittisin uhka on juotosliitosten hauraat murtumat. Tämän tyyppinen murtuminen tapahtuu tyypillisesti lyijyttömän -juoteliitosten ja PCB-tyynyjen välisessä metallien välisessä yhdisteessä (IMC). Sille on ominaista äkillinen ilmaantuminen ilman varoitusta ja se voi helposti johtaa signaalin katkeamiseen tai ohjaushäiriöihin junissa. Rautatieliikenteen emolevyjen tärinäväsymisen keston parantamiseksi perusratkaisuna on optimoida juotosseoksen koostumus mikro-metallurgisesta näkökulmasta.
Hauraan murtuman mekanismi tärinärasituksen alaisena: stressin keskittyminen IMC-kerroksessa
aikanareflow juottaminenPCBA:n valmistuksen vaiheessa perinteisessä lyijyttömässä-juotteessa oleva tina reagoi PCB:n pinnalla olevan kuparin kanssa muodostaen väistämättä kerroksen metallien välisiä yhdisteitä (IMC). Vaikka tämä eutektinen rakenne toimii sidoksena vahvalle mekaaniselle liitokselle, se on luonnostaan hauras materiaali. Rautatiekaluston käyttöiän aikana komponentteihin ja alustaan kohdistuu jatkuvasti monimutkaisia vuorottelevia mekaanisia rasituksia. Piirilevyn (FR-4) ja keraamisten komponenttien tai piisirujen välisten lämpölaajenemiskertoimien (CTE) ja kimmomoduulien merkittävien erojen vuoksi tärinän aiheuttamat mekaaniset muodonmuutosjännitykset keskittyvät voimakkaasti IMC-rajapinnalle, joka on vain muutaman mikrometrin paksuinen. Kun kertynyt leikkausjännitys ylittää raerajojen sidoslujuuden, halkeamat alkavat nopeasti ja etenevät sivusuunnassa IMC:n sisällä tai sen rajapinnassa kuparityynyn kanssa aiheuttaen välittömän juotosliitoksen hauraan delaminoitumisen.
Pienten vismutti- ja antimonimäärien lisääminen: tinamatriisin vahvistaminen ja raerakenteen jalostaminen
Voimakkaan{0}}mekaanisen tärinän torjumiseksi juotosseoksen mikrorakenteen parantaminen ja halkeaman etenemisnopeuden hidastaminen ovat seoksen koostumuksen optimoinnin ensisijaisia tavoitteita. Pinta--tehotehoisten-emolevyjen valmistuksessa rautatieliikenteeseen, uusia korkean-luotettavuuden seoksia-, jotka perustuvat perinteiseen tina-hopea-kupariin (SAC), mutta jotka on seostettu vähäisillä määrillä vismuttia (Bi) ja stibiumia (Sb), käytetään nyt laajalti -. Vismutin lisääminen mahdollistaa kiinteän liuoksen vahvistamisen, mikä parantaa merkittävästi itse juotosmatriisin myötörajaa. Samaan aikaan antimonin lisääminen hidastaa jyvien karkenemista korkeassa lämpötilassa ja stressiolosuhteissa ja säilyttää hienorakeisen mikrorakenteen. Hienommat jyvät lisäävät merkittävästi jyvien rajojen määrää. Kun tärinäiskuaallot etenevät juotosliitokseen, nämä lukuisat raeraajat hajottavat ja absorboivat energiaa tehokkaasti, pakottaen mikrohalkeamat jatkuvasti vaihtamaan etenemissuuntaansa ja pidentäen tunkeutumisreittiään, mikä pidentää juotosliitoksen dynaamista väsymisikää yli 1,5 kertaa.
Nikkelin ja koboltin pienten määrien synergistinen vaikutus: IMC:n morfologian ja paksuuden muuttaminen
Kiteisen matriisin lujuutta säädettäessä on välttämätöntä suoraan "ohentaa" ja muokata IMC-kerroksen mikrorakennetta{0}}haurasmurtuman esiintymiskohdan. Lisäämällä juotospastaseokseen pieniä määriä nikkeliä (Ni) ja kobolttia (Co)-noin 0,05 %-, rajapintojen metallien välisten yhdisteiden kasvukinetiikkaa voidaan muuttaa merkittävästi sulatusprosessin aikana. Nikkeli voi syrjäyttää osan kuparista ja muuttaa alunperin karkean, viuhkan muotoisen ja epätasaisen paksun eutektisen kerroksen sileämmäksi, tiheämmäksi ja tasaisen paksuiseksi komposiittikiderakenteeksi. Toisaalta koboltti estää tehokkaasti huonolaatuisen hauraan kerroksen hallitsemattoman kasvun, joka aiheutuu sekundaarista diffuusiota, jonka lämpötilan nousu laukaisee PCBA:n myöhemmän-pitkäaikaisen käytön aikana. IMC-kerroksen kokonaispaksuuden tiukka hallinta optimaalisella alueella voi merkittävästi vähentää jännityspitoisuutta rajapinnassa ja poistaa hauraita murtumia edistävät olosuhteet.
Yhdessä pintakäsittelyteknologian kanssa: Luodaan metallurginen käyttöliittymä, joka tasapainottaa jäykkyyttä ja joustavuutta
Juotoskoostumuksen edut on sovitettava täydellisesti, sekä fysikaalisesti että kemiallisesti, PCB-tyynyjen pintakäsittelyn kanssa optimaalisen tärinänkestävyyden saavuttamiseksi. Korkean-värähtelyn kiskoliikenteen emolevyille ei yleensä suositella galvanoitua nikkeli-kulta (ENIG) pintakäsittelyä-, joka voi helposti aiheuttaa mustia tyynyilmiöitä ja hauraita fosfori-rikkaiden kerrosten-murtumia. Sen sijaan suositellaan orgaanista juotossäilöntäainetta (OSP) tai elektronista -upotushopeaa (Im-Ag). OSP-pintakäsittely mahdollistaa formuloidun{10}}suorituskykyisen juotteen joutumisen suoraan kosketukseen paljaan kuparin kanssa, jolloin muodostuu puhdasta kuparia{11}}eutektisen kerroksenreflow juottaminenja estetään kolmannen osapuolen epäpuhtausmetalliatomien aiheuttama hilan vääristymä rajapinnassa. Tämän metallurgisen rajapinnan alle, yhdistettynä sopivaan paksuun muotoiseen pinnoitteeseen tai paikalliseen pohjatäytteeseen, muodostuu jäykkyyttä ja joustavuutta tasapainottava puolustusmekanismi,-jossa ulkoinen rakenne lievittää jännitystä ja sisäinen mikrorakenne absorboi energiaa-, mikä eliminoi täysin hauraan murtumisen mahdollisuuden.
Juotosliitoksen hauraiden murtumien ongelman ratkaiseminen korkeassa{0}}värähtelyolosuhteissa edellyttää kattavaa teknistä lähestymistapaa, joka ulottuu mikrorakenteen metallurgisen koostumuksen hienosäädöstä makroskooppisten prosessiparametrien optimointiin.
Nopea fakta NeoDenistä
- Perustettu vuonna 2010, ja sillä on 200+ työntekijää ja 27,000+ neliömetriä. tehdas itsenäisiä omistusoikeuksia, varmistaa standardin hallinta ja saavuttaa eniten taloudellisia vaikutuksia sekä säästää kustannuksia.
- Omistaa oman koneistuskeskuksen, ammattitaitoisen kokoajan, testaajan ja laadunvalvontainsinöörit varmistaakseen NeoDen-koneiden valmistuksen, laadun ja toimituksen vahvat kyvyt.
- 40+ maailmanlaajuista kumppania Aasiassa, Euroopassa, Amerikassa, Oseaniassa ja Afrikassa palvellakseen menestyksekkäästi 10000+ käyttäjiä kaikkialla maailmassa varmistaakseen paremman ja nopeamman paikallisen palvelun ja nopean vastauksen.
- 3 erilaista T&K-tiimiä, joissa on kaikkiaan 25+ ammattimaisia T&K-insinöörejä, jotka varmistavat paremman ja edistyneemmät kehitystyöt ja uudet innovaatiot.
- Ammattitaitoiset ja ammattitaitoiset englanninkieliset tuki- ja huoltoinsinöörit varmistavat nopean vastauksen 8 tunnin sisällä, ratkaisu tarjoaa 24 tunnin sisällä.
- Ainutlaatuinen kaikkien kiinalaisten valmistajien joukossa, jotka rekisteröivät ja hyväksyivät CE:n TUV NORD:n toimesta.
- NeoDen tarjoaa elinikäistä-teknistä tukea ja palvelua kaikille NeoDen-koneille sekä säännöllisiä ohjelmistopäivityksiä, jotka perustuvat loppukäyttäjien käyttökokemukseen ja todellisiin päivittäisiin pyyntöihin.