Introducere
În timpul funcționării, plăcile de bază de control la bord ale vehiculelor de tranzit feroviar sunt supuse unor vibrații continue de joasă{0}}frecvență și șocuri bruște de-accelerare ridicată. În aceste condiții de-vibrații ridicate, cea mai critică amenințare cu care se confruntă producția de PCBA este ruptura fragilă a îmbinărilor de lipit. Acest tip de fractură apare în mod obișnuit la interfața compusului intermetalic (IMC) dintre îmbinările de lipit-fără plumb și plăcuțele PCB. Se caracterizează prin debut brusc fără avertisment și poate duce cu ușurință la întreruperi ale semnalului sau defecțiuni ale controlului trenurilor. Pentru a îmbunătăți durata de viață la oboseală la vibrații a plăcilor de bază pentru tranzit feroviar, soluția fundamentală constă în optimizarea compoziției aliajului de lipit din perspectivă micro-metalurgică.
Mecanismul fracturii fragile sub stres de vibrație: concentrarea tensiunii în stratul IMC
În timpullipirea prin reflowEtapa de fabricație a PCBA, staniul din lipirea convențională-fără plumb reacționează cu cuprul de pe suprafața PCB, formând inevitabil un strat de compuși intermetalici (IMC). Deși această structură eutectică servește ca o legătură pentru o conexiune mecanică puternică, este în mod inerent un material fragil. Pe durata de viață a echipamentelor de tranzit feroviar, solicitările mecanice alternative complexe acționează continuu asupra componentelor și a substratului. Datorită diferențelor semnificative între coeficienții de dilatare termică (CTE) și modulele elastice dintre substratul PCB (FR-4) și componentele ceramice sau cipurile de siliciu, tensiunile de deformare mecanică generate de vibrație devin foarte concentrate la interfața IMC, care are doar câțiva micrometri grosime. Când efortul de forfecare acumulat depășește rezistența de legătură la granițele granulelor, fisurile inițiază rapid și se propagă lateral în interiorul IMC sau la interfața acestuia cu placa de cupru, provocând delaminarea fragilă instantanee a îmbinării de lipit.
Adăugarea de urme de bismut și antimoniu: întărirea matricei de staniu și rafinarea structurii cerealelor
Pentru a contracara vibrațiile mecanice de mare{0}intensitate, îmbunătățirea microstructurii aliajului de lipit și încetinirea vitezei de propagare a fisurilor sunt obiectivele principale în optimizarea compoziției aliajului. În fabricarea cu montare la suprafață a plăcilor de bază de mare-putere pentru tranzitul feroviar, noi aliaje de-fiabilitate-pe bază de staniu-argint-cupru (SAC) tradițional, dar dopate cu urme de bismut (Bi) și Stibiu (Sb) sunt acum {{8} utilizate pe scară largă. Încorporarea bismutului permite întărirea soluției solide, sporind semnificativ puterea de curgere a matricei de lipit în sine. Între timp, adăugarea de antimoniu încetinește rata de îngroșare a boabelor în condiții de-temperatură și stres ridicate, menținând o microstructură cu granulație-fină. Boabele mai fine au ca rezultat o creștere substanțială a numărului de granițe. Când undele de șoc de vibrație se propagă în îmbinarea de lipit, aceste numeroase granițe de granule dispersează și absorb eficient energia, forțând microfisurile să își schimbe continuu direcția de propagare și prelungind calea de penetrare, prelungind astfel durata de viață dinamică la oboseală a îmbinării de lipit de mai mult de 1,5 ori.
Efectul sinergic al cantităților urmelor de nichel și cobalt: modificarea morfologiei și grosimii IMC
În timp ce controlați rezistența matricei cristaline, este esențial să „subțiați” și să modificați în mod direct microstructura stratului IMC-locul unde are loc fractura fragilă. Prin introducerea unor urme de nichel (Ni) și cobalt (Co)-aproximativ 0,05%-în aliajul de pastă de lipit, cinetica de creștere a compușilor intermetalici interfaciali în timpul procesului de refluxare poate fi modificată semnificativ. Nichelul poate înlocui o porțiune a cuprului, transformând stratul eutectic inițial grosier, în formă de evantai-și neuniform de gros într-o structură cristalină compozită mai netedă, mai densă și uniform groasă. Cobaltul, pe de altă parte, suprimă în mod eficient creșterea necontrolată a unui strat fragil-de calitate slabă cauzată de difuzia secundară declanșată de creșterea temperaturii în timpul funcționării ulterioare-pe termen lung a PCBA. Controlul strict al grosimii totale a stratului IMC într-un interval optim poate reduce semnificativ concentrația de stres la interfață și poate elimina condițiile care conduc la fractura fragilă.
Combinat cu tehnologia de tratare a suprafețelor: crearea unei interfețe metalurgice care echilibrează rigiditatea și flexibilitatea
Avantajele compoziției de lipit trebuie să se potrivească perfect, atât din punct de vedere fizic, cât și chimic, cu finisarea suprafeței plăcuțelor PCB pentru a obține o rezistență optimă la vibrații. Pentru plăcile de bază cu-vibrații mari de tranzit pe șină, finisajele de suprafață cu nichel-aur galvanizat (ENIG)-care pot provoca cu ușurință fenomene de tampon negru și rupere fragilă a-straturilor bogate în fosfor- nu sunt, în general, recomandate. În schimb, sunt preferate conservanții organici de lipire (OSP) sau argint de imersie de calitate electronică-(Im-Ag). Tratamentul de suprafață OSP permite lipiturii{10}}de înaltă performanță formulate să intre în contact direct cu cuprul gol, formând un strat eutectic de staniu-de cupru pur în timpullipirea prin reflowși prevenirea distorsiunii rețelei la interfață cauzată de introducerea unor atomi de metal impur-terți. Sub această interfață metalurgică, combinată cu o grosime adecvată de acoperire conformă sau de umplere inferioară localizată, se formează un mecanism de apărare care echilibrează rigiditatea și flexibilitatea-în cazul în care structura externă ameliorează stresul și microstructura internă absoarbe energie-eliminând astfel complet posibilitatea unei fracturi fragile.
Depășirea problemei ruperii fragile a îmbinării de lipit în condiții de-vibrații ridicate necesită o abordare tehnică cuprinzătoare, de la reglarea-fină a compoziției metalurgice microstructurale până la optimizarea parametrilor macroscopici ai procesului.
Informații rapide despre NeoDen
- Înființată în 2010, cu 200+ angajați și 27,000+ mp. fabrica de drepturi de proprietate independente, pentru a asigura managementul standard și a obține cele mai multe efecte economice, precum și economisirea costurilor.
- Deținea propriul centru de prelucrare, asamblator calificat, tester și ingineri QC, pentru a asigura abilitățile puternice pentru fabricarea, calitatea și livrarea mașinilor NeoDen.
- 40+ parteneri globali acoperiți în Asia, Europa, America, Oceania și Africa, pentru a servi cu succes 10000+ utilizatori din toată lumea, pentru a asigura un serviciu local mai bun și mai rapid și un răspuns prompt.
- 3 echipe diferite de cercetare și dezvoltare cu un total de 25+ ingineri profesioniști de cercetare și dezvoltare, pentru a asigura dezvoltări mai bune și mai avansate și inovații noi.
- Ingineri de asistență și service în limba engleză calificați și profesioniști, pentru a asigura un răspuns prompt în 8 ore, soluția oferă în 24 de ore.
- Unul dintre toți producătorii chinezi care au înregistrat și au aprobat CE de TUV NORD.
- NeoDen oferă asistență tehnică-pe viață și servicii pentru toate mașinile NeoDen, în plus, actualizări regulate ale software-ului bazate pe experiențele de utilizare și pe cererea zilnică reală din partea utilizatorilor finali.