вступ
Обладнання для передачі електроенергії над--надвисокої напруги та керування інтелектуальною мережею працює-цілий рік у середовищах із високою-напругою в десятки тисяч вольт. Виробництво цих блоків PCBA накладає набагато суворіші вимоги до електричної ізоляції, ефективності розсіювання тепла та механічної міцності, ніж для побутової електроніки, що працює при кімнатній температурі. У процесі SMT мікроскопічні порожнечі дуже схильні до утворення під великими-розмірами BGA, безвивідними QFN та потужними MOSFET (такими як DFN). Під впливом електричних полів високої{8}}напруги ці порожнечі, приховані всередині паяних з’єднань, можуть спричинити локалізовану концентрацію електричного поля, прискорити пробій діелектрика або призвести до вигоряння мікросхеми через сплеск теплового опору. Протягом усього процесу виробництва PCBA для високовольтних плат передачі електроенергії, встановлюючи суворі стандарти контролю глибини бульбашок із використаннямвисоко-точний 3D рентген-промінь (AXI)є основним методом для повного запобігання відстроченим перехідним процесам.
Механізм утворення бульбашок під високою-напругою: локалізована концентрація електричного поля та накопичення термічного опору
Бульбашки всередині паяних з’єднань – це, по суті, порожнини, які утворюються, коли залишкові леткі гази не виходять із прошарку вчасно. Незважаючи на те, що ці бульбашки виглядають як провідні шляхи під час звичайних тестів низької-напруги PCBA, вони становлять приховану небезпеку в умовах високої- та над-високої-напруги. Наповнені повітрям або залишками випаровування флюсу, ці бульбашки мають діелектричну проникність набагато нижчу, ніж діелектрична проникність навколишнього сплаву олова. Коли через прокладку проходять перехідні напруги в сотні або навіть тисячі вольт, на краях бульбашок виникає екстремальна концентрація напруги електричного поля, оскільки розподіл напруженості електричного поля обернено пропорційний діелектричній проникності. Тривалий вплив такої високої-напруги, сильні електричні поля можуть викликати мікро-розряди (локальний пробій), які, у свою чергу, утворюють провідні шляхи до повного руйнування паяного з’єднання. Крім того, якщо великі{11}}бульбашки присутні на центральній панелі розсіювання тепла на дні таких пристроїв, як QFN, їхній загальний термічний опір зростатиме експоненціально. Тепло, що виділяється мікросхемами живлення, не може швидко розсіюватися крізь мідну фольгу на нижній частині друкованої плати, що призводить до того, що температура з’єднання продовжує зростати за критичний поріг у 150 градусів, що в кінцевому підсумку призводить до перегріву.
Новий стандарт якості для3D рентген (AXI): багатовимірна кількісна оцінка метрики
Для спеціалізованих застосувань плат-високовольтної передачі традиційний 2D-рентгенівський-перевір-через кути огляду, що накладаються, і неможливість розрізнити розшарування-більше не може відповідати вимогам якості відхилення.Виробничі лініїповинен прийняти3D автоматизовані системи рентгенівського контролюдля встановлення порогів відхилення цифрової-тривимірної якості. Специфікація промислового-стандарту IPC-A-610H дозволяє коефіцієнт площі бульбашок до 25% для стандартних кульок припою BGA. Однак для основних плат, які використовуються для передачі електроенергії високої{12}}напруги, цей показник має бути суворо жорстким: загальна площа бульбашок у будь-якій точці на всіх контактах BGA та критичних паяних з’єднаннях QFN має бути нижче 12%. Крім того, новий стандарт запроваджує суворі обмеження щодо «максимальної одиночної бульбашки» та «розташування бульбашки». Будь-яка окрема бульбашка, діаметр якої перевищує 20% діаметра кульки припою, вважається -невідповідною. У той же час 3D AXI використовує технологію томографічного сканування, щоб зосередитися на моніторингу того, чи бульбашки примикають до інтерфейсу компонентів або до інтерфейсу контактної площадки друкованої плати (тобто шару IMC). Будь-які бульбашки, розташовані в межах розділу припою, необхідно суворо відкидати-навіть якщо вони становлять лише 5% від загальної площі, оскільки вони дуже схильні до появи бічних тріщин під впливом зовнішньої вібрації.
SMT Source Control: матричні-стилі трафаретних отворів і оптимізація складу паяльної пасти
Щоб зменшити швидкість бульбашок, виявлену рентгенівським обстеженням, до нових стандартних меж, необхідно впровадити коригування зворотного процесу, щоб забезпечити фізичні канали для виділення газу під часдрук паяльною пастоюта трафаретний дизайн. Для великих-площинних прокладок QFN і радіаторів традиційний процес використання єдиної-повної апертури є основною причиною велико-скупчення бульбашок. Інженерний відділ має повністю впровадити матричний-дизайн апертури, розділяючи первісно відкрите вікно трафарету на 4, 9 або 16 незалежних матриць 3x3, причому площа апертури займає від 65% до 75% загальної площі прокладки. Між секціями решітки слід залишити вільний від паяння-канал у формі хреста від 0,2 до 0,3 мм. Під час початкової фазипайка оплавленням, гази-розчинники з флюсу-які швидко випаровуються під час нагрівання-плавно випливатимуть через ці шляхи без покриття назовні, запобігаючи об’єднанню кількох крихітних бульбашок у надто великі бульбашки, які перевищують допустимі межі. Крім того, відділ матеріалів має віддавати перевагу використанню систем хімічного потоку з розчинниками з високою-температурою-кипіння та низькою швидкістю кристалізації, щоб подовжити цикл виділення газу під час фази підвищення-температури.
Калібрування температурної кривої печі оплавлення: головна роль процесу вакуумного оплавлення
Термодинамічні процеси паяння оплавленням безпосередньо впливають на динаміку виділення внутрішніх газів у паяльній пасті, коли вона знаходиться в розплавленому стані. Ретельно розроблена температурна крива є останнім кроком у видаленні бульбашок. В ізотермічній зоні технічні працівники повинні збільшити час витримки від 150 градусів до 180 градусів до 90 секунд або навіть 120 секунд, дозволяючи активним компонентам флюсу повністю змочити поверхню та рівномірно випаруватися, тим самим запобігаючи концентрованому кипінню, коли вони досягають лінії ліквідусу. Для високо{7}}модулів потужності в енергетичних системах-, які становлять надзвичайні проблеми-звичайне паяння оплавленням повітрям або азотом досягло своїх фізичних меж, що вимагає повного впровадження паяння оплавленням у вакуумі. Коли PCBA потрапляє в зону найвищої температури печі оплавлення, а паяльна паста повністю розплавилася, вакуумна камера починає відкачування, швидко знижуючи внутрішній тиск до 10–30 мбар протягом 10 секунд. Під впливом великої різниці тиску між внутрішньою та зовнішньою сторонами об’єм мікроскопічних бульбашок, захоплених паяними з’єднаннями, швидко розширюється та виходить назовні, після чого камера повертається до атмосферного тиску для повного застигання. Експериментальні дані підтверджують, що процес вакуумного оплавлення може постійно зменшувати загальну швидкість бульбашок під QFN до 3%.
Покладаючись на наукову перевірку цифрових зображень і суворе фізичне втручання в процес, ми гарантуємо, що високовольтні материнські плати-працюють без-ризику під час тривалого-високого-обслуговування.
Короткі факти про NeoDen
- Створено в 2010 році, 200 + співробітників, 27000+ кв. фабрика.
- Продукти NeoDen: машини PnP різних серій, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Серія Reflow Oven IN, а також повна лінія SMT включає все необхідне обладнання SMT.
- Успішні 10000+ клієнти по всьому світу.
- 40+ Глобальні агенти в Азії, Європі, Америці, Океанії та Африці.
- Центр досліджень і розробок: 3 відділи досліджень і розробок з 25+ професійними інженерами-дослідниками.
- Внесено до списку CE та має 70+ патентів.
- 30+ інженери з контролю якості та технічної підтримки, 15+ старші міжнародні відділи продажів, для своєчасної відповіді клієнтів протягом 8 годин і надання професійних рішень протягом 24 годин.