مقدمة
تعمل سيناريوهات التطبيقات المتطرفة مثل محولات مركبات الطاقة الجديدة،-والشواحن الموجودة على متن المركبة (OBCs)، ومحولات تخزين الطاقة الكهروضوئية على دفع موثوقية تصنيع PCBA إلى حدود مادية جديدة. عند التشغيل بطاقة عالية، غالبًا ما تظل درجة حرارة الوصلات لهذه المنتجات ضمن نطاق درجة الحرارة المرتفعة-من 125 درجة إلى 150 درجة لفترات طويلة. في ظل التأثيرات المجمعة للضغوط الحرارية والميكانيكية المستمرة، تخضع سبائك اللحام الخالية من الرصاص-لتشوه بلاستيكي بطيء ودائم يُعرف باسم "الزحف". بمجرد أن يتراكم الزحف إلى حد ما، فإنه يتسبب في ظهور شقوق مجهرية في مفاصل اللحام، مما يؤدي في النهاية إلى فشل الكلال. يعد تحليل آلية الزحف لسبائك اللحام وتنفيذ تدخلات عملية دقيقة أثناء تصنيع PCBA أمرًا أساسيًا لضمان التشغيل الموثوق به على المدى الطويل لإلكترونيات الطاقة الجديدة.
آلية زحف اللحام: انزلاق حدود الحبوب في المعادن تحت ضغط درجة الحرارة العالية
تتميز سبائك اللحام الخالية من الرصاص- (مثل SAC305 شائعة الاستخدام، وسبائك النحاس -القصدير-) التي تحتوي على 3.0% فضة و0.5% نحاس) بنقطة انصهار تبلغ 217 درجة تقريبًا. وفقًا لمبادئ ميكانيكا المواد، عندما تتجاوز درجة حرارة تشغيل المعدن 50% من نقطة انصهاره المطلقة (المقاسة بالكلفن)، يتم تنشيط تأثير الزحف بشكل كبير. عند 125 درجة (حوالي 398 كلفن)، تصل درجة الحرارة المتماثلة للحام SAC305 إلى 0.81، وهو ما يتجاوز بكثير عتبة الزحف البالغة 0.5. وهذا يعني أنه حتى في ظل الضغوط المنخفضة جدًا-مثل إجهاد القص الناتج عن معاملات التمدد الحراري غير المتطابقة (CTE) بين لوحة PCB والرقاقة-، فإن الحبيبات المعدنية لمصفوفة القصدير داخل وصلة اللحام ستخضع للانزلاق المتبادل البطيء والانتشار الذري على طول حدود الحبوب. تؤدي خدمة درجات الحرارة العالية-المطولة إلى خشونة الحبوب داخل وصلات اللحام، مع تراكم الفراغات المجهرية عند حدود الحبوب وتتطور إلى شقوق مجهرية. هذا هو السبب الفني الأساسي لضعف الاتصال الكهربائي أو الدوائر المفتوحة المتقطعة في مجموعات PCBA للطاقة الجديدة.
تعديل السبائك عبر تعاطي المنشطات بالعناصر النزرة: تعزيز تأثير تثبيت حدود الحبوب
نظرًا لأن اللحام التقليدي الخالي من الرصاص-يكافح من أجل مقاومة الضرر الناتج عن الزحف في ظل درجات الحرارة المرتفعة لفترة طويلة، فإن استخدام مواد سبائك جديدة تتمتع بمقاومة فائقة للزحف هو الإستراتيجية الأساسية لمواجهة هذا التحدي في تصنيع PCBA الحالي. يتم تدريجيًا دمج إنتاج الألواح الأساسية لتطبيقات الطاقة الجديدة مع مواد لحام عالية الموثوقية-مُطعمة بعناصر نزرة (مثل البزموت (Bi)، والأنتيمون (Sb)، والنيكل (Ni)، والكوبالت (Co))، مع استخدام سبائك Innolot كمثال نموذجي. من خلال دمج هذه العناصر النزرة في مصفوفة القصدير، يتم تشكيل طور تشتت الطور الثاني الدقيق والموزع بشكل موحد داخل المعدن. عندما يحدث الزحف عند وصلات اللحام، تعمل هذه الجزيئات الصلبة بمثابة "تأثير تثبيت" عند حدود الحبوب، مما يمنع بشكل فعال انزلاق الحبوب المعدنية وحركة الخلع الجزئي. تظهر البيانات التجريبية أنه في اختبارات التعتيق الحراري عند 150 درجة، تبلغ قوة الشد وعمر الزحف -عالي الحرارة لسبائك Innolot أكثر من ضعف مثيلتها في SAC305 القياسي، مما يوفر حاجزًا قويًا للبنية الدقيقة للوحات الرئيسية لمحولات الطاقة الجديدة.
إنحسر لحامالتحكم في معدل التبريد: تحسين حجم الحبوب الأولي
بالإضافة إلى تكوين اللحام نفسه، فإن التحكم الديناميكي الحراري أثناء عملية تصنيع PCBA يحدد بشكل مباشر قدرة البنية المجهرية الأولية على مقاومة الزحف. يعد معدل التبريد في عملية اللحام بإعادة التدفق معلمة تحكم رئيسية. يجب على الفنيين التحكم بشكل صارم في معدل التبريد خلال مرحلة التبريد بين 3.5 درجة و5.5 درجة في الثانية. يجبر التبريد السريع المعدن المنصهر على التصلب بسرعة، مما يؤدي إلى بنية مجهرية دقيقة وكثيفة وموزعة بشكل موحد والتي تمنع تكوين بلورات مفردة خشنة. نظرًا لأن الهياكل المجهرية الدقيقة الحبيبات- لها حدود حبيبية أكثر، فإنها توفر قوة ميكانيكية أفضل في درجة حرارة الغرفة؛ علاوة على ذلك، خلال المراحل الأولى من زحف درجات الحرارة المرتفعة-، تعمل البنية المجهرية الكثيفة على تأخير تكون النواة وتوسيع الفراغات. إذا كان معدل التبريد بطيئًا جدًا (على سبيل المثال، أقل من 2.0 درجة في الثانية)، فسوف تترسب مركبات شبيهة بإبرة Ag₃Sn الخشنة داخل وصلات اللحام. أثناء خدمة درجة الحرارة المرتفعة-المدى الطويل-اللاحقة، تكون المناطق المحيطة بهذه الجزيئات الخشنة معرضة بدرجة كبيرة لأن تصبح نقاط تركيز إجهاد وستكون أول من يتسبب في حدوث تشققات زحف.
علاج نقص الملء: نقل الإجهاد الخارجي والتشتت
من خلال إعادة هيكلة توزيع الضغط الخارجي في المنطقة الملحومة، من الممكن تقليل حمل الزحف الذي تتحمله سبيكة اللحام بشكل فعال وإطالة عمر الخدمة الإجمالي لـ PCBA. بالنسبة للأجهزة المعبأة ذات درجات الحرارة العالية-والكبيرة-التي تحمل تيارات عالية على اللوحات الأم لمركبات الطاقة الجديدة (مثل وحدات IGBT ووحدات BGA الكبيرة-الحجم)، عادةً ما تدمج الشركات المصنعة عملية نقص الملء بعدإنحسرفرنلحام. باستخدام ماكينات توزيع عالية الدقة-، يتم حقن راتنجات إيبوكسي ذات معامل -عالي، ومنخفض-CTE أسفل الشريحة. من خلال العمل الشعري، فإنه يملأ الفجوات بين المكون وثنائي الفينيل متعدد الكلور ويخضع للمعالجة الحرارية. تعمل طبقة الراتنج المعالجة على ربط الشريحة بإحكام باللوحة، مما يشكل وحدة صلبة ومتكاملة. عندما يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى عدم تطابق CTE، يتم امتصاص معظم إجهاد القص وتشتيته بواسطة مصفوفة الراتنج الخارجية، مما يقلل بشكل كبير من الحمل المادي المطبق على وصلات معجون اللحام. يؤدي هذا إلى تأخير بداية مرحلة الزحف الحراري لسبائك اللحام على المستوى الهيكلي.
يتطلب التغلب على تحديات الزحف المرتبطة بسبائك اللحام منهجًا شاملاً{0}}متعدد الأبعاد يشمل اختيار المعادن، والتحكم في درجة حرارة الفرن، والتعزيز الهيكلي.
حقائق سريعة عن نيودن
- تأسست عام 2010، عدد الموظفين 200 +، 27000+ متر مربع. مصنع.
- منتجات NeoDen: آلات PnP من سلسلة مختلفة، NeoDen YY1، NeoDen4، NeoDen5، NeoDen K1830، NeoDen9، NeoDen N10P. تتضمن سلسلة فرن إعادة التدفق IN، بالإضافة إلى خط SMT الكامل جميع معدات SMT الضرورية.
- عملاء 10000+ ناجحون في جميع أنحاء العالم.
- 40+ الوكلاء العالميون المشمولون في آسيا وأوروبا وأمريكا وأوقيانوسيا وأفريقيا.
- مركز البحث والتطوير: 3 أقسام للبحث والتطوير مع 25+ مهندسي بحث وتطوير محترفين.
- مُدرج مع CE وحصل على 70+ من براءات الاختراع.
- 30+ مهندسو مراقبة الجودة والدعم الفني، 15+ كبار المبيعات الدولية، لاستجابة العملاء في الوقت المناسب خلال 8 ساعات، وتوفير الحلول الاحترافية في غضون 24 ساعة.