مقدمة
تعمل معدات نقل الطاقة ذات الجهد العالي-الفائقة-والتحكم في الشبكة الذكية على مدار العام-في بيئات الجهد العالي-التي تصل إلى عشرات الآلاف من الفولتات. يفرض تصنيع مجموعات PCBA هذه متطلبات أكثر صرامة على العزل الكهربائي وكفاءة التبديد الحراري والقوة الميكانيكية مقارنة بتلك الخاصة بالإلكترونيات الاستهلاكية التي تعمل في درجة حرارة الغرفة. في عملية SMT، تكون الفراغات المجهرية عرضة بشكل كبير للتشكل تحت BGAs كبيرة الحجم، وQFNs الخالية من الرصاص، وMOSFETs ذات الطاقة (مثل DFNs). تحت تأثير المجالات الكهربائية ذات الجهد العالي-، يمكن أن تتسبب هذه الفراغات المخفية داخل وصلات اللحام في تركيز المجال الكهربائي الموضعي، مما يؤدي إلى تسريع انهيار العزل الكهربائي أو يؤدي إلى احتراق الرقاقة بسبب زيادة المقاومة الحرارية. طوال عملية تصنيع PCBA لألواح نقل الطاقة ذات الجهد العالي-، تم وضع معايير صارمة للتحكم في عمق الفقاعات باستخدام-أشعة سينية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة (AXI)هي الطريقة الأساسية لمنع حالات الفشل العابرة المتأخرة بشكل كامل.
آلية مخاطر الفقاعات في ظل ظروف الجهد العالي-: تركيز المجال الكهربائي الموضعي وتراكم المقاومة الحرارية
الفقاعات الموجودة داخل وصلات اللحام هي في الأساس تجاويف تتشكل عندما تفشل الغازات المتطايرة المتبقية في الهروب من الطبقة البينية في الوقت المناسب. على الرغم من أن هذه الفقاعات تظهر كمسارات موصلة أثناء اختبار PCBA التقليدي للجهد المنخفض-، إلا أنها تشكل خطرًا خفيًا في ظل ظروف الجهد العالي- والفائق-المرتفع-. تحتوي هذه الفقاعات، المملوءة ببقايا تطاير الهواء أو التدفق، على ثابت عازل أقل بكثير من عازل سبيكة القصدير المحيطة. عندما تمر جهود عابرة تبلغ مئات أو حتى آلاف الفولتات عبر الوسادة، يحدث تركيز شديد لإجهاد المجال الكهربائي عند حواف الفقاعات لأن توزيع شدة المجال الكهربائي يتناسب عكسيًا مع ثابت العزل الكهربائي. يمكن أن يؤدي التعرض المطول لمثل هذا الجهد العالي-المجالات الكهربائية القوية إلى حدوث تفريغات صغيرة-(انهيار محلي)، والتي تشكل بدورها مسارات موصلة حتى يتم تدمير وصلة اللحام بالكامل. علاوة على ذلك، في حالة وجود{11}}فقاعات كبيرة في لوحة تبديد الحرارة المركزية في الجزء السفلي من الأجهزة مثل شبكات QFN، فإن مقاومتها الحرارية الإجمالية ستزداد بشكل كبير. لا يمكن تبديد الحرارة الناتجة عن رقائق الطاقة بسرعة من خلال رقائق النحاس الموجودة في الجزء السفلي من PCB، مما يتسبب في استمرار ارتفاع درجة حرارة الوصلة إلى ما بعد العتبة الحرجة البالغة 150 درجة ويؤدي في النهاية إلى الهروب الحراري.
معيار الجودة الجديد لالأشعة السينية ثلاثية الأبعاد - (AXI): مقاييس التقييم الكمي متعدد الأبعاد
بالنسبة للتطبيقات المتخصصة للوحات نقل الجهد العالي-، لم يعد الفحص التقليدي بالأشعة السينية -ثنائي الأبعاد-بسبب زوايا العرض المتداخلة وعدم القدرة على تمييز التصفيح-يلبي متطلبات رفض الجودة.خطوط الإنتاجيجب أن تعتمدأنظمة فحص بالأشعة السينية -آلية ثلاثية الأبعادلتحديد حدود رفض الجودة الرقمية-ثلاثية الأبعاد. تسمح مواصفات الصناعة -IPC-A-610H بنسبة مساحة فقاعية تصل إلى 25% لكرات لحام BGA القياسية. ومع ذلك، بالنسبة للوحات الأساسية المستخدمة في نقل الطاقة ذات الجهد العالي-، يجب تشديد هذا المقياس بشكل صارم: يجب التحكم في إجمالي نسبة مساحة الفقاعة عند أي نقطة واحدة على جميع منافذ BGA ومفاصل لحام QFN الحرجة إلى أقل من 12%. علاوة على ذلك، يقدم المعيار الجديد قيودًا صارمة على "الحد الأقصى للفقاعة الفردية" و"موقع الفقاعة". أي فقاعة منفردة يتجاوز قطرها 20% من قطر كرة اللحام تعتبر غير-مطابقة. وفي الوقت نفسه، يستخدم 3D AXI تقنية المسح المقطعي للتركيز على مراقبة ما إذا كانت الفقاعات مجاورة لواجهة المكون أو واجهة لوحة PCB (أي طبقة IMC). يجب رفض أي فقاعات موجودة داخل واجهة اللحام بشكل صارم-حتى لو كانت تمثل 5% فقط من المساحة الإجمالية - لأنها معرضة بشكل كبير لنشوء شقوق جانبية تحت الاهتزازات الخارجية.
التحكم في مصدر SMT: مصفوفة -فتحات استنسل النمط وصياغة لصق اللحام
لتقليل معدل الفقاعات الذي اكتشفه الفحص بالأشعة السينية -إلى الحدود القياسية الجديدة، من الضروري تنفيذ تعديلات العملية العكسية لتوفير قنوات فعلية لإطلاق الغاز أثناءطباعة معجون اللحاموتصميم الاستنسل. بالنسبة إلى منصات QFN الأرضية والمشتت الحراري ذات-المساحة الكبيرة، فإن العملية التقليدية المتمثلة في استخدام فتحة منطقة واحدة كاملة-هي السبب الجذري لتراكم الفقاعات ذات الحجم الكبير-. يجب على القسم الهندسي التنفيذ الكامل لتصميم فتحة مصفوفة -، وتقسيم نافذة الاستنسل المفتوحة في الأصل إلى 4 أو 9 أو 16 مصفوفة شبكية مستقلة 3x3، مع مساحة الفتحة التي تمثل 65% إلى 75% من إجمالي مساحة اللوحة. يجب ترك قناة حرة بطول 0.2 مم إلى 0.3 مم على شكل لحام متقاطع -بين أقسام الشبكة. خلال المرحلة الأولية منلحام إنحسر، فإن الغازات المذيبة الناتجة عن التدفق-والتي تتطاير بسرعة عند تسخينها-سوف تتدفق بسلاسة عبر هذه المسارات غير المطلية إلى الخارج، مما يمنع الفقاعات الصغيرة المتعددة من الاندماج في فقاعات كبيرة جدًا تتجاوز الحدود المقبولة. بالإضافة إلى ذلك، يجب على قسم المواد إعطاء الأولوية لاستخدام أنظمة التدفق الكيميائي ذات -نقطة غليان-مذيبات عالية ومعدلات تبلور منخفضة لتمديد دورة إطلاق الغاز أثناء مرحلة رفع درجة الحرارة-.
معايرة منحنى درجة حرارة الفرن بإنحسر: الدور المحوري لعملية إنحسر الفراغ
تؤثر العمليات الديناميكية الحرارية للحام بإعادة التدفق بشكل مباشر على ديناميكيات الهروب للغازات الداخلية داخل معجون اللحام أثناء وجوده في حالة منصهرة. يعد منحنى درجة الحرارة المصمم بدقة هو الخطوة الأخيرة في القضاء على الفقاعات. في المنطقة متساوية الحرارة، يجب على الفنيين تمديد وقت الانتظار بين 150 درجة و180 درجة إلى 90 ثانية أو حتى 120 ثانية، مما يسمح للمكونات النشطة للتدفق بترطيب السطح بالكامل والتبخر بشكل موحد، وبالتالي منع الغليان المركز بمجرد وصولها إلى خط السائل. بالنسبة إلى-وحدات الطاقة العالية في أنظمة الطاقة-والتي تمثل تحديات كبيرة-وصل اللحام التقليدي بإعادة تدفق الهواء أو النيتروجين إلى حدوده المادية، مما يستلزم اعتمادًا شاملاً للحام بإعادة التدفق الفراغي. عندما يدخل PCBA إلى أعلى منطقة درجة حرارة لفرن إعادة التدفق ويذوب معجون اللحام تمامًا، تبدأ غرفة التفريغ في الإخلاء، مما يقلل الضغط الداخلي بسرعة إلى ما بين 10 ملي بار و30 ملي بار في غضون 10 ثوانٍ. تحت تأثير فرق الضغط الهائل بين الداخل والخارج، يتوسع حجم الفقاعات المجهرية المحبوسة داخل وصلات اللحام بسرعة ويتسرب إلى الخارج، وبعد ذلك تعود الغرفة إلى الضغط الجوي لإكمال عملية التصلب. تؤكد البيانات التجريبية أن عملية إنحسر الفراغ يمكن أن تقلل بشكل مستمر من معدل الفقاعة الإجمالي أسفل شبكات QFNs إلى حدود 3%.
يضمن الاعتماد على فحص التصوير الرقمي العلمي والتدخلات الصارمة للعمليات الفيزيائية أن اللوحات الأم لنقل الجهد العالي-تحافظ على عدم وجود-خطر تشغيل أثناء خدمة الجهد العالي-على المدى الطويل-.
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.