Introduzione
Le apparecchiature di trasmissione di energia ad altissima-alta-tensione e di controllo delle reti intelligenti funzionano tutto l'anno-tutto l'anno in ambienti ad alta-tensione di decine di migliaia di volt. La produzione di questi gruppi PCBA impone requisiti molto più severi in termini di isolamento elettrico, efficienza di dissipazione termica e resistenza meccanica rispetto a quelli per l'elettronica di consumo che funziona a temperatura ambiente. Nel processo SMT, è molto probabile che si formino vuoti microscopici sotto BGA di grandi- dimensioni, QFN senza piombo e MOSFET di potenza (come i DFN). Sotto l'influenza di campi elettrici ad alta-tensione, questi vuoti nascosti all'interno dei giunti di saldatura possono causare una concentrazione localizzata di campo elettrico, accelerando la rottura dielettrica o portando alla bruciatura del chip a causa di un aumento della resistenza termica. Durante l'intero processo di produzione PCBA per schede di trasmissione di potenza ad alta-tensione, stabilendo rigorosi standard di controllo della profondità delle bolle utilizzandoraggi X 3D-ad alta-precisione (AXI)è il metodo principale per prevenire completamente i guasti temporanei ritardati.
Meccanismo del pericolo di bolle in condizioni di alta-tensione: concentrazione localizzata del campo elettrico e accumulo di resistenza termica
Le bolle all'interno dei giunti di saldatura sono essenzialmente cavità che si formano quando i gas volatili residui non riescono a fuoriuscire tempestivamente dall'intercalare. Sebbene queste bolle appaiano come percorsi conduttivi durante i test convenzionali PCBA a bassa-tensione, rappresentano un pericolo nascosto in condizioni di alta- e ultra-alta-tensione. Piene di residui di volatilizzazione dell'aria o del flusso, queste bolle hanno una costante dielettrica molto inferiore a quella della lega di stagno circostante. Quando tensioni transitorie di centinaia o addirittura migliaia di volt passano attraverso il cuscinetto, ai bordi delle bolle si verifica una concentrazione estrema di stress del campo elettrico perché la distribuzione dell'intensità del campo elettrico è inversamente proporzionale alla costante dielettrica. L'esposizione prolungata a campi elettrici così forti e ad alta-tensione può indurre micro-scariche (guasto locale), che a loro volta formano percorsi conduttivi fino alla completa distruzione del giunto di saldatura. Inoltre, se sono presenti bolle-di ampia area nel cuscinetto centrale di dissipazione del calore sul fondo di dispositivi come i QFN, la loro resistenza termica complessiva aumenterà in modo esponenziale. Il calore generato dai chip di potenza non può essere dissipato rapidamente attraverso la lamina di rame sul fondo del PCB, causando un continuo aumento della temperatura di giunzione oltre la soglia critica di 150 gradi e portando infine alla fuga termica.
Nuovo standard di qualità perRaggi X-3D (AXI): Metriche di valutazione quantitativa multidimensionale
Per le applicazioni specializzate delle schede di trasmissione ad alta-tensione, la tradizionale ispezione a raggi X-2D-a causa della sovrapposizione degli angoli di visione e dell'incapacità di distinguere la delaminazione-non è più in grado di soddisfare i requisiti di rifiuto della qualità.Linee di produzionedeve adottareSistemi di ispezione a raggi X automatizzati 3D-per stabilire soglie di rifiuto della qualità digitale e tridimensionale. La specifica-standard IPC-A-610H consente un rapporto dell'area delle bolle fino al 25% per le sfere di saldatura BGA standard. Tuttavia, per le schede centrali utilizzate nella trasmissione di potenza ad alta-tensione, questo parametro deve essere rigorosamente restrittivo: il rapporto totale dell'area delle bolle in ogni singolo punto su tutti i pin BGA e sui giunti di saldatura QFN critici deve essere controllato al di sotto del 12%. Inoltre, il nuovo standard introduce vincoli stringenti sul “massimo numero di singole bolle” e sulla “localizzazione delle bolle”. Qualsiasi singola bolla con un diametro superiore al 20% del diametro della sfera di saldatura è considerata non-conforme. Allo stesso tempo, 3D AXI utilizza la tecnologia di scansione tomografica per concentrarsi sul monitoraggio se le bolle sono adiacenti all'interfaccia del componente o all'interfaccia del pad PCB (ovvero lo strato IMC). Eventuali bolle situate all'interno dell'interfaccia di saldatura devono essere rigorosamente scartate-anche se rappresentano solo il 5% dell'area totale, poiché sono altamente inclini a sviluppare crepe laterali sotto vibrazioni esterne.
Controllo del codice sorgente SMT: ottimizzazione delle aperture degli stampini in stile matrice- e della formulazione della pasta saldante
Per ridurre il tasso di bolle rilevato dall'ispezione a raggi X entro i nuovi limiti standard, è necessario implementare regolazioni del processo inverso per fornire canali fisici per il rilascio del gas durantestampa di pasta saldantee progettazione di stampini. Per i cuscinetti di massa e dissipatori di calore QFN di ampia-area, il processo tradizionale di utilizzo di un'unica apertura su-intera area è la causa principale dell'accumulo di bolle su-scala su larga scala. Il dipartimento di ingegneria deve implementare completamente un progetto di apertura in stile matrice-, dividendo la finestra dello stencil originariamente aperta in 4, 9 o 16 matrici di griglia 3x3 indipendenti, con l'area di apertura che rappresenta dal 65% al 75% dell'area totale del pad. Tra le sezioni della griglia deve essere lasciato un canale libero da saldatura-a forma di "croce" da 0,2 a 0,3 mm. Durante la fase iniziale disaldatura a rifusione, i gas solventi del flusso-che volatilizzano rapidamente quando riscaldati-fluiranno senza intoppi attraverso questi percorsi non rivestiti verso l'esterno, impedendo a più piccole bolle di fondersi in bolle eccessivamente grandi che superano i limiti accettabili. Inoltre, il dipartimento dei materiali dovrebbe dare priorità all'uso di sistemi di flusso chimico con solventi ad alto-punto di ebollizione-e bassi tassi di cristallizzazione per estendere il ciclo di rilascio del gas durante la fase di aumento-della temperatura.
Calibrazione della curva di temperatura del forno a riflusso: il ruolo fondamentale del processo di riflusso sotto vuoto
I processi termodinamici della saldatura a rifusione influenzano direttamente la dinamica di fuga dei gas interni all'interno della pasta saldante mentre è allo stato fuso. Una curva di temperatura meticolosamente progettata è il passaggio finale per eliminare le bolle. Nella zona isotermica, i tecnici devono estendere il tempo di permanenza tra 150 gradi e 180 gradi a 90 secondi o addirittura 120 secondi, consentendo ai componenti attivi del flusso di bagnare completamente la superficie ed evaporare uniformemente, evitando così l'ebollizione concentrata una volta raggiunta la linea del liquidus. Per i moduli ad alta-potenza nei sistemi di alimentazione-che presentano sfide estreme-la saldatura a rifusione convenzionale di aria o azoto ha raggiunto i suoi limiti fisici, rendendo necessaria l'adozione completa della saldatura a rifusione sotto vuoto. Quando il PCBA entra nella zona a temperatura più alta del forno di rifusione e la pasta saldante si è completamente sciolta, la camera a vuoto avvia l'evacuazione, riducendo rapidamente la pressione interna tra 10 mbar e 30 mbar entro 10 secondi. Sotto l'influenza dell'enorme differenza di pressione tra l'interno e l'esterno, il volume delle bolle microscopiche intrappolate nei giunti di saldatura si espande rapidamente e fuoriesce verso l'esterno, dopodiché la camera ritorna alla pressione atmosferica per completare la solidificazione. I dati sperimentali confermano che il processo di riflusso sotto vuoto può ridurre costantemente il tasso di bolle complessivo al di sotto dei QFN entro il 3%.
Affidarsi all'ispezione scientifica dell'imaging digitale e a rigorosi interventi sui processi fisici garantisce che le schede madri di trasmissione ad alta-tensione mantengano un funzionamento a rischio zero-durante il servizio ad alta-tensione a lungo-termine.
Fatti rapidi su NeoDen
- Fondata nel 2010, 200 + dipendenti, 27000+ mq. fabbrica.
- Prodotti NeoDen: macchine PnP di diverse serie, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Il forno a riflusso della serie IN, così come la linea SMT completa, include tutte le apparecchiature SMT necessarie.
- Clienti 10000+ di successo in tutto il mondo.
- 40+ Agenti globali coperti in Asia, Europa, America, Oceania e Africa.
- Centro di ricerca e sviluppo: 3 dipartimenti di ricerca e sviluppo con 25+ ingegneri professionisti di ricerca e sviluppo.
- Certificato CE e ottenuto 70+ brevetti.
- 30+ ingegneri del supporto tecnico e del controllo qualità, 15+ vendite internazionali senior, per una risposta tempestiva ai clienti entro 8 ore e soluzioni professionali entro 24 ore.