Indledning
Under drift udsættes de indbyggede hovedtavler på jernbanetransportkøretøjer for vedvarende lav-frekvente vibrationer og pludselige høje-accelerationschok. Under disse høje-vibrationsforhold er den mest kritiske trussel, som PCBA-fremstilling står over for, sprøde brud på loddesamlinger. Denne type brud opstår typisk ved grænsefladen mellem den intermetalliske forbindelse (IMC) mellem bly-fri loddesamlinger og PCB-puder. Den er karakteriseret ved pludselig opstået uden varsel og kan let føre til signalafbrydelser eller kontrolsvigt på tog. For at forbedre vibrationstræthedslevetiden for hovedkort til jernbanetransport ligger den grundlæggende løsning i at optimere sammensætningen af loddelegeringen ud fra et mikro-metallurgisk perspektiv.
Mekanisme for skørt brud under vibrationsbelastning: Spændingskoncentration i IMC-laget
I løbet afreflow lodningfase af PCBA-fremstilling, reagerer tin i konventionelt bly-frit loddemiddel med kobberet på PCB-overfladen og danner uundgåeligt et lag af intermetalliske forbindelser (IMC). Selvom denne eutektiske struktur tjener som en binding til en stærk mekanisk forbindelse, er den i sagens natur et sprødt materiale. I løbet af jernbanetransitudstyrets levetid virker komplekse vekslende mekaniske spændinger kontinuerligt på komponenterne og underlaget. På grund af betydelige forskelle i termisk ekspansionskoefficient (CTE) og elasticitetsmoduler mellem PCB-substratet (FR-4) og keramiske komponenter eller siliciumchips, bliver de mekaniske deformationsspændinger, der genereres af vibrationer, meget koncentrerede ved IMC-grænsefladen, som kun er et par mikrometer tyk. Når den akkumulerede forskydningsspænding overstiger bindingsstyrken ved korngrænserne, starter revner hurtigt og forplanter sig lateralt i IMC'en eller ved dens grænseflade med kobberpuden, hvilket forårsager øjeblikkelig skør delaminering af loddeforbindelsen.
Tilføjelse af spormængder af vismut og antimon: styrkelse af tinmatrixen og raffinering af kornstrukturen
For at modvirke høj-intensive mekaniske vibrationer er forbedring af mikrostrukturen af loddelegeringen og nedsættelse af hastigheden af revneudbredelse de primære mål med at optimere legeringssammensætningen. I overflade--fremstilling af høj-bundkort til jernbanetransport, nye høj-pålidelighedslegeringer-baseret på traditionelt tin-sølv-kobber (SAC), men dopet med spormængder af bismuth (Bi) og Stibium (Sbare) er nu {udbredt{8}}. Inkorporeringen af bismuth muliggør forstærkning af fast opløsning, hvilket væsentligt forbedrer flydespændingen af selve loddematricen. I mellemtiden sænker tilsætningen af antimon hastigheden af kornforstørrelse under høje-temperatur- og stressforhold, hvilket bevarer en fin-mikrostruktur. Finere korn resulterer i en væsentlig stigning i antallet af korngrænser. Når vibrationschokbølger forplanter sig ind i loddesamlingen, spreder og absorberer disse talrige korngrænser energi effektivt, hvilket tvinger mikrorevner til kontinuerligt at ændre deres udbredelsesretning og forlænge deres vej til gennemtrængning, hvorved den dynamiske udmattelseslevetid for loddeforbindelsen forlænges med mere end 1,5 gange.
Synergistisk effekt af spormængder af nikkel og kobolt: Ændring af IMC-morfologi og -tykkelse
Mens du kontrollerer styrken af den krystallinske matrix, er det vigtigt direkte at "tynde" og modificere mikrostrukturen af IMC-laget-stedet, hvor der opstår sprøde brud. Ved at introducere spormængder af nikkel (Ni) og cobalt (Co) -ca. 0,05 %- i loddepasta-legeringen kan vækstkinetikken af interfaciale intermetalliske forbindelser under reflow-processen ændres væsentligt. Nikkel kan fortrænge en del af kobberet og omdanne det oprindeligt grove, vifteformede- og ujævnt tykke eutektiske lag til en glattere, tættere og ensartet tyk kompositkrystalstruktur. Kobolt på den anden side undertrykker effektivt den ukontrollerede vækst af et dårligt-skørt lag forårsaget af sekundær diffusion udløst af temperaturstigninger under PCBA'ens efterfølgende langvarige-service. Strengt kontrol af den samlede tykkelse af IMC-laget inden for et optimalt område kan reducere spændingskoncentrationen ved grænsefladen betydeligt og eliminere de forhold, der befordrer sprøde brud.
Kombineret med overfladebehandlingsteknologi: Skab en metallurgisk grænseflade, der balancerer stivhed og fleksibilitet
Fordelene ved loddesammensætningen skal være perfekt afstemt, både fysisk og kemisk, med PCB-pudernes overfladefinish for at opnå optimal vibrationsmodstand. Til høj-vibrationsbundkort til skinneoverførsel anbefales det generelt ikke galvaniseret nikkel-guld (ENIG) overfladefinish-som nemt kan forårsage sorte puder og sprøde brud på fosfor-rige lag-. I stedet foretrækkes organisk loddekonserveringsmiddel (OSP) eller elektronisk-sølv (Im-Ag). OSP-overfladebehandlingen gør det muligt for det formulerede{10}}højtydende loddemiddel at komme i direkte kontakt med nøgent kobber og danner et rent kobber-tin eutektisk lag underreflow lodningog forhindrer gitterforvrængning ved grænsefladen forårsaget af introduktionen af- tredjeparts urenhedsmetalatomer. Under denne metallurgiske grænseflade, kombineret med en passende tykkelse af konform belægning eller lokaliseret underfyld, dannes en forsvarsmekanisme, der balancerer stivhed og fleksibilitet,-hvor den ydre struktur aflaster stress, og den indre mikrostruktur absorberer energi-og derved helt eliminerer muligheden for sprøde brud.
At overvinde problemet med loddeforbindelsesbrud under høje-vibrationsforhold kræver en omfattende teknisk tilgang, der spænder fra finjustering af-mikrostrukturel metallurgisk sammensætning til optimering af makroskopiske procesparametre.
Hurtige fakta om NeoDen
- Etableret i 2010 med 200+ ansatte og 27,000+ kvm. fabrik af uafhængige ejendomsrettigheder, for at sikre standardstyringen og opnå de mest økonomiske effekter samt spare omkostningerne.
- Ejede eget bearbejdningscenter, dygtig montør, tester og QC-ingeniører, for at sikre de stærke evner for NeoDen-maskiners fremstilling, kvalitet og levering.
- 40+ globale partnere dækket i Asien, Europa, Amerika, Oceanien og Afrika, for med succes at betjene 10000+ brugere i hele verden for at sikre bedre og hurtigere lokal service og hurtig respons.
- 3 forskellige R&D-teams med i alt 25+ professionelle R&D-ingeniører for at sikre den bedre og mere avancerede udvikling og ny innovation.
- Dygtige og professionelle engelske support- og serviceingeniører, for at sikre det hurtige svar inden for 8 timer, giver løsningen inden for 24 timer.
- Den unikke blandt alle de kinesiske producenter, der har registreret og godkendt CE af TUV NORD.
- NeoDen leverer livslang- teknisk support og service til alle NeoDen-maskinerne, desuden regelmæssige softwareopdateringer baseret på brugserfaringer og faktiske daglige anmodninger fra slutbrugerne.