مقدمه
در حین کار، صفحه اصلی کنترل داخلی وسایل نقلیه حملونقل ریلی در معرض لرزشهای مداوم-با فرکانس پایین و شوکهای ناگهانی با شتاب بالا- قرار میگیرند. تحت این شرایط ارتعاش بالا، بحرانی ترین تهدیدی که تولید PCBA با آن مواجه است، شکستگی شکننده اتصالات لحیم کاری است. این نوع شکست معمولاً در رابط ترکیب بین فلزی (IMC) بین اتصالات لحیم بدون سرب و پدهای PCB رخ می دهد. با شروع ناگهانی و بدون هشدار مشخص می شود و به راحتی می تواند منجر به قطع سیگنال یا خرابی کنترل در قطارها شود. برای بهبود عمر خستگی ناشی از ارتعاش تختههای اصلی حملونقل ریلی، راهحل اساسی در بهینهسازی ترکیب آلیاژ لحیم کاری از دیدگاه میکرو{8}}متالورژیکی نهفته است.
مکانیسم شکست شکننده تحت تنش ارتعاشی: تمرکز تنش در لایه IMC
در طوللحیم کاری مجدددر مرحله تولید PCBA، قلع موجود در لحیم کاری بدون سرب معمولی-با مس روی سطح PCB واکنش نشان میدهد و به ناچار لایهای از ترکیبات بین فلزی (IMC) را تشکیل میدهد. اگرچه این ساختار یوتکتیک به عنوان پیوندی برای اتصال مکانیکی قوی عمل می کند، اما ذاتاً یک ماده شکننده است. در طول عمر تجهیزات حمل و نقل ریلی، تنش های مکانیکی متناوب پیچیده به طور مداوم بر روی اجزا و زیرلایه اعمال می شود. به دلیل تفاوت های قابل توجه در ضرایب انبساط حرارتی (CTE) و مدول های الاستیک بین بستر PCB (FR-4) و اجزای سرامیکی یا تراشه های سیلیکونی، تنش های تغییر شکل مکانیکی ایجاد شده توسط ارتعاش در رابط IMC که تنها چند میکرومتر ضخامت دارد، بسیار متمرکز می شود. هنگامی که تنش برشی انباشته شده از استحکام پیوند در مرزهای دانه فراتر می رود، ترک ها به سرعت در داخل IMC یا در محل اتصال آن با پد مسی شروع و منتشر می شوند و باعث لایه لایه شدن شکننده آنی اتصال لحیم می شوند.
افزودن مقادیر کمی بیسموت و آنتیموان: تقویت ماتریس قلع و پالایش ساختار دانه
برای مقابله با ارتعاشات مکانیکی با شدت{0} بالا، بهبود ریزساختار آلیاژ لحیم کاری و کاهش سرعت انتشار ترک، اهداف اصلی در بهینه سازی ترکیب آلیاژ هستند. در ساخت-ساخت سطحی-صفحه اصلی{3}}پرقدرت برای حمل و نقل ریلی، آلیاژهای جدید{4}با قابلیت اطمینان بالا-بر پایه قلع سنتی-نقره-مس (SAC) اما آغشته به مقادیر کمی از بیسموت (S) و Stiblyum به طور گسترده استفاده میشوند. ترکیب بیسموت باعث تقویت محلول جامد می شود و به طور قابل توجهی استحکام تسلیم ماتریس لحیم کاری را افزایش می دهد. در همین حال، افزودن آنتیموان سرعت درشت شدن دانهها را در شرایط دمایی و تنش بالا کاهش میدهد و ریزساختار ریزدانهای را حفظ میکند. دانه های ریزتر منجر به افزایش قابل توجهی در تعداد مرزهای دانه می شود. هنگامی که امواج ضربهای ارتعاشی در محل اتصال لحیم پخش میشوند، این مرزهای دانههای متعدد به طور موثری پراکنده و انرژی را جذب میکنند و ریزترکها را مجبور میکنند تا به طور مداوم جهت انتشار خود را تغییر دهند و مسیر خود را برای نفوذ طولانیتر کنند، در نتیجه عمر خستگی دینامیکی اتصال لحیم کاری را بیش از 1.5 برابر افزایش میدهند.
اثر هم افزایی مقادیر کم نیکل و کبالت: اصلاح مورفولوژی و ضخامت IMC
هنگام کنترل استحکام ماتریس کریستالی، ضروری است که به طور مستقیم ریزساختار لایه IMC{0}}محلی که در آن شکستگی شکننده رخ میدهد، "نازک" و اصلاح شود. با وارد کردن مقادیر کمی از نیکل (Ni) و کبالت (Co)-تقریباً 0.05٪- در آلیاژ خمیر لحیم کاری، سینتیک رشد ترکیبات بین فلزی سطحی در طول فرآیند جریان مجدد را می توان به طور قابل توجهی تغییر داد. نیکل میتواند بخشی از مس را جابجا کند و لایه یوتکتیک درشت، بادبزن{6}}شکل و ناهموار ضخیم را به ساختار کریستالی کامپوزیتی صافتر، متراکمتر و یکنواختتر تبدیل کند. از سوی دیگر، کبالت به طور موثر رشد کنترل نشده یک لایه شکننده با کیفیت ضعیف را که در اثر انتشار ثانویه ناشی از افزایش دما در طول خدمات طولانی مدت بعدی PCBA ایجاد می شود، سرکوب می کند. کنترل دقیق ضخامت کلی لایه IMC در محدوده بهینه می تواند به طور قابل توجهی غلظت تنش را در سطح مشترک کاهش دهد و شرایط مساعد برای شکستگی شکننده را از بین ببرد.
ترکیب با فناوری تصفیه سطح: ایجاد یک رابط متالورژیکی که سفتی و انعطاف پذیری را متعادل می کند
مزایای ترکیب لحیم کاری باید هم از نظر فیزیکی و هم از نظر شیمیایی با سطح لایه های PCB مطابقت داشته باشد تا مقاومت ارتعاشی بهینه حاصل شود. برای مادربردهای حملونقل ریلی با لرزش بالا، روکشهای سطحی نیکل آبکاری شده-طلا (ENIG)-که به راحتی میتوانند باعث پدیدار سیاه شدن و شکستگی شکننده لایههای غنی از فسفر-لایههای غنی- شوند، معمولاً توصیه نمیشوند. در عوض، نگهدارنده لحیم کاری ارگانیک (OSP) یا نقره غوطه ور با درجه الکترونیکی (Im-Ag) ترجیح داده می شود. عملیات سطح OSP به لحیم کاری فرموله شده با کارایی بالا اجازه می دهد که در تماس مستقیم با مس خالی قرار گیرد و یک لایه یوتکتیک مس خالص{11}}در طوللحیم کاری مجددو جلوگیری از اعوجاج شبکه در رابط ناشی از معرفی-اتم های فلزی ناخالصی شخص ثالث. تحت این رابط متالورژیکی، همراه با ضخامت مناسب پوشش همشکل یا کمپر شدن موضعی، یک مکانیسم دفاعی ایجاد میشود که سفتی و انعطافپذیری را متعادل میکند-که در آن ساختار خارجی تنش را کاهش میدهد و ریزساختار داخلی انرژی را جذب میکند-در نتیجه احتمال شکستگی شکننده را کاملاً از بین میبرد.
غلبه بر مشکل شکستگی شکننده اتصال لحیم کاری تحت شرایط ارتعاش بالا نیازمند یک رویکرد فنی جامع است که از تنظیم دقیق ترکیبات متالورژیکی ریزساختاری تا بهینه سازی پارامترهای فرآیند ماکروسکوپی را شامل می شود.
حقایق سریع در مورد NeoDen
- در سال 2010 با 200+ کارمند و 27 متر مربع000+ تاسیس شد. کارخانه حقوق مالکیت مستقل، برای اطمینان از مدیریت استاندارد و دستیابی به بیشترین اثرات اقتصادی و همچنین صرفه جویی در هزینه.
- دارای مرکز ماشینکاری، مونتاژگر ماهر، تستر و مهندسان QC برای اطمینان از توانایی های قوی برای تولید، کیفیت و تحویل ماشین آلات NeoDen.
- 40+ شرکای جهانی تحت پوشش در آسیا، اروپا، آمریکا، اقیانوسیه و آفریقا، برای ارائه خدمات موفقیت آمیز به کاربران 10000+ در سراسر جهان، برای اطمینان از خدمات محلی بهتر و سریعتر و پاسخگویی سریع.
- 3 تیم تحقیق و توسعه مختلف با مجموع 25+ مهندسان تحقیق و توسعه حرفه ای، برای اطمینان از پیشرفت های بهتر و پیشرفته تر و نوآوری های جدید.
- مهندسین پشتیبانی و خدمات انگلیسی ماهر و حرفه ای، برای اطمینان از پاسخگویی سریع در عرض 8 ساعت، راه حلی در عرض 24 ساعت ارائه می دهد.
- منحصر به فرد در بین تمام تولید کنندگان چینی که CE را توسط TUV NORD ثبت و تایید کردند.
- NeoDen طول عمر{0}}پشتیبانی فنی و خدمات طولانی را برای همه دستگاههای NeoDen فراهم میکند، بهعلاوه، بهروزرسانیهای نرمافزاری معمولی بر اساس تجربیات استفاده و درخواست روزانه واقعی کاربران نهایی.