Giới thiệu
Các tình huống ứng dụng đặc biệt như bộ biến tần phương tiện sử dụng năng lượng mới, bộ sạc tích hợp (OBC) và bộ biến tần lưu trữ năng lượng quang điện đẩy độ tin cậy của việc sản xuất PCBA lên các giới hạn vật lý mới. Khi hoạt động ở công suất cao, nhiệt độ tiếp giáp của các sản phẩm này thường duy trì trong-phạm vi nhiệt độ cao từ 125 độ đến 150 độ trong thời gian dài. Dưới tác động tổng hợp của ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học liên tục, hợp kim hàn không chứa chì-sẽ trải qua quá trình biến dạng dẻo chậm và vĩnh viễn được gọi là "leo". Khi từ biến tích tụ đến một mức độ nhất định, nó sẽ hình thành các vết nứt cực nhỏ trong các mối hàn, cuối cùng dẫn đến hiện tượng mỏi. Việc phân tích cơ chế rão của hợp kim hàn và thực hiện các biện pháp can thiệp quy trình chính xác trong quá trình sản xuất PCBA là nền tảng để đảm bảo-hoạt động đáng tin cậy lâu dài của thiết bị điện tử năng lượng mới.
Cơ chế của mối hàn: Sự trượt ranh giới hạt trong kim loại dưới tác dụng của nhiệt độ-cao
Hợp kim hàn không chì-không chứa chì (chẳng hạn như SAC305 thường được sử dụng, hợp kim đồng thiếc-bạc-chứa 3,0% bạc và 0,5% đồng) có nhiệt độ nóng chảy khoảng 217 độ . Theo nguyên lý cơ học vật liệu, khi nhiệt độ vận hành của kim loại vượt quá 50% điểm nóng chảy tuyệt đối của nó (được đo bằng Kelvin), hiệu ứng rão sẽ được kích hoạt đáng kể. Ở 125 độ (khoảng 398 K), nhiệt độ tương đồng của vật hàn SAC305 đạt 0,81, vượt xa ngưỡng rão là 0,5. Điều này có nghĩa là ngay cả dưới ứng suất rất thấp-chẳng hạn như ứng suất cắt gây ra bởi hệ số giãn nở nhiệt (CTE) không khớp giữa PCB và chip-các hạt kim loại ma trận thiếc trong mối hàn sẽ trải qua quá trình trượt lẫn nhau và khuếch tán nguyên tử chậm dọc theo ranh giới hạt. Hoạt động ở nhiệt độ cao{18}}kéo dài dẫn đến hiện tượng hạt trong các mối hàn trở nên thô hơn, với các lỗ rỗng cực nhỏ tích tụ ở ranh giới hạt và phát triển thành các vết nứt vĩ mô. Đây là nguyên nhân kỹ thuật cơ bản dẫn đến tiếp xúc điện kém hoặc hở mạch không liên tục trong các tổ hợp PCBA năng lượng mới.
Sửa đổi hợp kim thông qua pha tạp nguyên tố vết: Tăng cường hiệu ứng ghim ranh giới hạt
Do các chất hàn không chứa chì{0}}truyền thống gặp khó khăn trong việc chống lại hư hỏng do rão dưới nhiệt độ cao kéo dài nên việc sử dụng vật liệu hợp kim mới có khả năng chống rão vượt trội là chiến lược cốt lõi để giải quyết thách thức này trong quá trình sản xuất PCBA hiện tại. Việc sản xuất bo mạch lõi cho các ứng dụng năng lượng mới đang dần kết hợp các chất hàn có độ tin cậy-cao được pha tạp các nguyên tố vi lượng (chẳng hạn như bismuth (Bi), antimon (Sb), niken (Ni) và coban (Co)), với hợp kim Innolot là một ví dụ điển hình. Bằng cách kết hợp các nguyên tố vi lượng này vào nền thiếc, pha phân tán-thứ hai mịn và phân bố đồng đều sẽ được hình thành trong kim loại. Khi hiện tượng rão xảy ra tại các mối hàn, các hạt cứng này đóng vai trò là "hiệu ứng ghim" tại các ranh giới hạt, ngăn chặn hiệu quả sự trượt hạt kim loại và chuyển động lệch vị trí vi mô. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy rằng trong các thử nghiệm lão hóa nhiệt ở 150 độ , độ bền kéo và-tuổi thọ rão ở nhiệt độ cao của hợp kim Innolot cao hơn gấp đôi so với SAC305 tiêu chuẩn, cung cấp hàng rào cấu trúc vi mô chắc chắn cho bo mạch chính của bộ biến tần năng lượng mới.
hàn lạiKiểm soát tốc độ làm mát: Tối ưu hóa kích thước hạt ban đầu
Ngoài thành phần của vật liệu hàn, việc kiểm soát nhiệt động lực học trong quá trình sản xuất PCBA còn trực tiếp xác định khả năng chống rão của cấu trúc vi mô ban đầu. Tốc độ làm mát trong quá trình hàn nóng chảy lại là một thông số điều khiển quan trọng. Kỹ thuật viên phải kiểm soát chặt chẽ tốc độ làm mát trong giai đoạn làm mát từ 3,5 độ đến 5,5 độ mỗi giây. Làm nguội nhanh buộc kim loại nóng chảy đông cứng nhanh chóng, tạo ra cấu trúc vi mô eutectic mịn, đậm đặc và phân bố đồng đều giúp ngăn chặn sự hình thành các tinh thể đơn thô. Do cấu trúc vi mô-hạt mịn có nhiều ranh giới hạt hơn nên chúng mang lại độ bền cơ học tốt hơn ở nhiệt độ phòng; hơn nữa, trong giai đoạn đầu của quá trình biến đổi nhiệt độ-cao, cấu trúc vi mô dày đặc sẽ trì hoãn quá trình tạo mầm và giãn nở của các khoảng trống. Nếu tốc độ làm nguội quá chậm (ví dụ: dưới 2 độ/giây), các hợp chất thô giống như kim Ag₃Sn{12}}sẽ kết tủa trong các mối hàn. Trong quá trình sử dụng ở nhiệt độ cao-cao{15}}dài hạn tiếp theo, các khu vực xung quanh các hạt thô này rất dễ trở thành điểm tập trung ứng suất và sẽ là nơi đầu tiên gây ra vết nứt từ từ.
Bảo dưỡng phần dưới: Truyền và phân tán ứng suất bên ngoài
Bằng cách tái cấu trúc sự phân bổ ứng suất bên ngoài trong khu vực hàn, có thể giảm tải từ biến do hợp kim hàn gây ra một cách hiệu quả và kéo dài tuổi thọ tổng thể của PCBA. Đối với các thiết bị đóng gói có nhiệt độ-cao, kích thước lớn{2}} mang dòng điện cao trên bo mạch chủ xe sử dụng năng lượng mới (chẳng hạn như mô-đun IGBT và BGA kích thước{3}} lớn), các nhà sản xuất thường kết hợp quy trình nạp đầy sauchỉnh lại dònglò vi sónghàn. Sử dụng máy phân phối có độ chính xác-cao, mô đun-cao, nhựa epoxy CTE-thấp được bơm vào bên dưới chip. Thông qua hoạt động mao dẫn, nó lấp đầy các khoảng trống giữa thành phần và PCB và trải qua quá trình xử lý nhiệt. Lớp nhựa được xử lý liên kết chặt chẽ chip với bảng mạch, tạo thành một khối tích hợp cứng nhắc. Khi nhiệt độ tăng lên gây ra sự không khớp CTE, phần lớn ứng suất cắt sẽ được hấp thụ và phân tán bởi ma trận nhựa bên ngoài, làm giảm đáng kể tải trọng vật lý tác dụng lên các mối hàn dán. Điều này làm trì hoãn sự khởi đầu của giai đoạn rão nhiệt đối với hợp kim hàn ở cấp độ kết cấu.
Việc vượt qua các thách thức leo thang liên quan đến hợp kim hàn đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện, đa chiều,{0}}bao gồm lựa chọn luyện kim, kiểm soát nhiệt độ lò và gia cố kết cấu.
Thông tin nhanh về NeoDen
- Được thành lập vào năm 2010, 200 + nhân viên, 27000+ Sq.m. nhà máy.
- Sản phẩm NeoDen: Các máy PnP dòng khác nhau, NeoDen YY1, NeoDen4 ,NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Oven IN Series, cũng như Dây chuyền SMT hoàn chỉnh bao gồm tất cả các thiết bị SMT cần thiết.
- 10000+ khách hàng thành công trên toàn cầu.
- 40+ Đại lý toàn cầu hoạt động ở Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Đại Dương và Châu Phi.
- Trung tâm R&D: 3 phòng R&D với 25+ kỹ sư R&D chuyên nghiệp.
- Được liệt kê với CE và nhận được 70+ bằng sáng chế.
- 30+ kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật và kiểm soát chất lượng, 15+ bộ phận bán hàng quốc tế cấp cao, để phản hồi khách hàng kịp thời trong vòng 8 giờ và cung cấp các giải pháp chuyên nghiệp trong vòng 24 giờ.