Wstęp
Jako główne węzły Internetu rzeczy (IoT), bramy-klasy przemysłowej są powszechnie stosowane w trudnych warunkach, np. na zewnątrz, podstacji i fabryk. Środowiska te są często narażone na przepięcia-indukowane piorunami i przepięciami przełączającymi z systemów zasilania, które mogą generować chwilowe przepięcia do kilku tysięcy woltów, trwające zazwyczaj rzędu mikrosekund. Jeśli ochrona zawiedzie, intensywny prąd może natychmiast spalić moduły komunikacyjne bramki i podstawowe układy sterujące. Aby zapewnić ekran elektromagnetyczny, interfejsy bram przemysłowych są zwykle wyposażane w obwody wyładowcze składające się z lamp wyładowczych, warystorów i diod tłumiących napięcie przejściowe. Na etapie produkcji PCBA jakość lutowania elementów ochrony przeciwprzepięciowej bezpośrednio określa, czy cała ścieżka wyładowania wytrzyma-przepięcia prądowe o dużej intensywności.
Ścieżki uszkodzeń i mechanizmy ochrony chipów rdzenia bram przemysłowych spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi
Kiedy na zewnątrz dochodzi do uderzenia pioruna, przejściowa energia udarowa dociera do bramki przez interfejs Ethernet, magistralę RS485 lub styki zasilacza. Jeśli impedancja obwodu zabezpieczającego jest zbyt wysoka lub występują defekty w połączeniach fizycznych, napięcie udarowe zostanie bezpośrednio przyłożone do pinów GPIO lub wewnętrznych transceiverów głównego układu sterującego, powodując przeciążenie elektryczne i spalenie struktury półprzewodnikowej. W kompleksowym systemie ochrony elementy ochrony odgromowej muszą przewodzić w ciągu mikrosekund, a nawet nanosekund, aby skierować dużą energię do uziemienia i ograniczyć napięcie szczątkowe do zakresu, jaki może wytrzymać układ rdzeniowy. Ta fizyczna ścieżka wyładowania wymaga, aby każde złącze lutowane w procesie produkcji PCBA miało wyjątkowo niską zastępczą rezystancję szeregową (ESR) i wyjątkowo niską zastępczą indukcyjność szeregową (ESL). Jeśli złącze lutowane zawiera mikroskopijne defekty, które są trudne do wykrycia gołym okiem, po poddaniu standardowego prądu testowego udarowego o częstotliwości 8/20 mikrosekund, wadliwy obszar może stopić się, pęknąć, a nawet spowodować odłączenie samego elementu od podkładki z powodu chwilowego, miejscowego przegrzania (efekt ogrzewania Joule'a), co sprawia, że późniejsza ochrona jest całkowicie nieskuteczna.
Wąskie gardło procesu lutowania spowodowane dużą pojemnością cieplną elementów ochrony przeciwprzepięciowej
Aby uzyskać wysoką obciążalność prądową,-komponenty ochrony przeciwprzepięciowej klasy przemysłowej często zawierają duże-obudowy, grube przewody lub podkładki rozpraszające ciepło-o dużej powierzchni-. Na przykład diody TVS-o dużej mocy zwykle wykorzystują obudowy SMB lub SMC, podczas gdy ceramiczne lampy wyładowcze mają grube elektrody z metali ciężkich. Te właściwości fizyczne powodują poważne nierówności w pojemności cieplnej podczasLutowanie rozpływowe SMTscena. Ponieważ urządzenia zabezpieczające przed przepięciami pochłaniają ogromną ilość ciepła, wzrost temperatury w tym obszarze jest znacznie wolniejszy niż w przypadku otaczających je rezystorów i kondensatorów do montażu na małych powierzchniach. Jeśli podczas produkcji PCBA stosowane są konwencjonalne profile temperatury piekarnika stosowane w elektronice użytkowej, jest wysoce prawdopodobne, że pasta lutownicza na przewodach urządzeń przeciwprzepięciowych nie stopi się całkowicie lub że między przewodami a polami PCB nie utworzy się jednolicie gruba warstwa związku międzymetalicznego (IMC). Ten stan,-w którym powierzchnia wydaje się pokryta, ale wnętrze nie jest w rzeczywistości eutektyczne, co powoduje powstawanie zimnych połączeń lutowniczych lub lutowanie na zimno,-stwarza największe ryzyko dla bram przemysłowych-podczas późniejszych testów-przepięcia wysokonapięciowego.
Optymalizacja parametrów lutowania rozpływowego i kontrola warstwy stopu mikrostrukturalnego
Aby przezwyciężyć wady lutowania w komponentach o dużej masie termicznej, inżynierowie procesu muszą precyzyjnie dostosować rozkład temperatur w przypadku lutowania rozpływowego-bezołowiowego i ustalić dedykowane okno temperaturowe. W przypadku płytek drukowanych zawierających elementy-wysokoprądowe chroniące przed przepięciami, strefy podgrzewania wstępnego i wyrównywania procesu rozpływu muszą być odpowiednio wydłużone. W strefie wyrównywania temperatury (160 stopni do 190 stopni) czas ten należy utrzymać przez 100 do 120 sekund, aby grube metalowe przewody miały wystarczająco dużo czasu na pochłonięcie ciepła i zminimalizowanie różnic temperatur na całej płytce. Po wejściu do strefy lutowania należy ściśle kontrolować temperaturę szczytową w zakresie od 242 do 248 stopni, upewniając się, że przewody urządzeń przeciwprzepięciowych pozostają powyżej linii likwidusu (217 stopni) przez 65 do 75 sekund. Precyzyjne wprowadzenie energii umożliwia pełne działanie składników aktywnych pasty lutowniczej, sprzyjając tworzeniu idealnej warstwy związku międzymetalicznego (IMC) o grubości od 1 do 3 mikrometrów pomiędzy podkładkami miedzianymi a stopem cyny. Dzięki temu złącza lutowane nie tylko wykazują dobrą przewodność elektryczną, ale także mają mechaniczną wytrzymałość na rozciąganie wymaganą do wytrzymania-przepięć prądu.
Precyzyjne projektowanie siatki stalowej i ścisła kontrola porowatości
W przypadku urządzeń odgromowych porowatość połączeń lutowanych ma kluczowe znaczenie dla ich- obciążalności prądowej. Nadmierna porowatość zmniejsza efektywne pole-przewodzącego złącza lutowanego. Kiedy przepływają prądy udarowe o natężeniu kilku lub nawet kilkudziesięciu amperów, w obszarach o dużej porowatości może wystąpić miejscowa elektromigracja i niekontrolowana ucieczka termiczna z powodu nagłego wzrostu gęstości prądu. Kontrola jakości musi uwzględniać jednocześnie projekt szablonu i wybór pasty lutowniczej. W przypadku urządzeń przeciwprzepięciowych z podkładkami rozpraszającymi ciepło-powierzchni-o dużej powierzchni, konstrukcje z otworami-o stałej powierzchni są surowo zabronione; zamiast tego należy przyjąć wzór otworów przypominający siatkę lub szachownicę, przy czym współczynnik otwartej powierzchni jest zazwyczaj ograniczony do od 65% do 75%, aby zapewnić wystarczającą liczbę kanałów dla ulatniania się topnika podczas lutowania rozpływowego. W zakładzie produkcyjnym PCBA Sprzęt do kontroli rentgenowskiej- należy wdrożyć, aby przeprowadzić w 100%-testy nieniszczące komponentów ochrony przeciwprzepięciowej. Kryteria akceptacji jakości stanowią, że powierzchnia pojedynczej pustej przestrzeni w złączu lutowanym elementu ochrony przeciwprzepięciowej nie może przekraczać 10%, a całkowity współczynnik pustki musi być ściśle ograniczony do 15% lub mniej, eliminując w ten sposób wszelkie potencjalne punkty skupienia prądu.
Zwiększenie odporności bramek przemysłowych-na przepięcia piorunowe to nie tylko świadectwo wiedzy specjalistycznej w zakresie projektowania obwodów, ale także zwieńczenie-wysokich standardów procesów produkcyjnych. Każde złącze lutowane, które wytrzymuje rygorystyczne testy, jest krokiem w kierunku stabilnego działania produktów wysokiej-jakości.
Szybkie fakty na temat NeoDen
1) Założona w 2010 r., 200 + pracowników, 27000+ mkw. fabryka.
2) Produkty NeoDen: różne serie maszyn PnP, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Seria pieców rozpływowych IN oraz kompletna linia SMT zawierają cały niezbędny sprzęt SMT.
3) Klienci, którzy odnieśli sukces, 10000+ na całym świecie.
4) 40+ Agenci globalni działający w Azji, Europie, Ameryce, Oceanii i Afryce.
5) Centrum badawczo-rozwojowe: 3 działy badawczo-rozwojowe z 25+ profesjonalnymi inżynierami badawczo-rozwojowymi.
6) Znajduje się na liście CE i posiada 70+ patentów.
7) 30+ inżynierowie ds. kontroli jakości i wsparcia technicznego, 15+ starsi pracownicy ds. sprzedaży międzynarodowej, którzy zapewniają szybką reakcję klientów w ciągu 8 godzin i dostarczanie profesjonalnych rozwiązań w ciągu 24 godzin.