giriiş
Nesnelerin İnterneti'nin (IoT) temel merkezleri olan endüstriyel-sınıf ağ geçitleri, dış mekanlar, trafo merkezleri ve fabrikalar gibi zorlu ortamlarda yaygın olarak kullanılır. Bu ortamlar genellikle güç sistemlerinden kaynaklanan yıldırım- kaynaklı dalgalanmalara ve anahtarlama dalgalanmalarına maruz kalır; bunlar, genellikle mikrosaniyeler düzeyinde süren, birkaç bin volta kadar anlık aşırı gerilimler üretebilir. Koruma başarısız olursa yoğun akım, ağ geçidinin iletişim modüllerini ve çekirdek kontrol çiplerini anında yakabilir. Elektromanyetik bir kalkan oluşturmak için endüstriyel ağ geçitlerinin arayüzleri tipik olarak gaz deşarj tüpleri, varistörler ve geçici voltaj bastırma diyotlarından oluşan deşarj devreleriyle donatılmıştır. PCBA üretim aşamasında, bu aşırı gerilim koruma bileşenlerinin lehimleme kalitesi, tüm deşarj yolunun yüksek-yoğunluktaki akım dalgalanmalarına dayanıp dayanamayacağını doğrudan belirler.
Yıldırım Dalgalanmalarından Kaynaklanan Endüstriyel Ağ Geçidi Çekirdek Çiplerinin Hasar Yolları ve Koruma Mekanizmaları
Dışarıda bir yıldırım çarpması meydana geldiğinde, Ethernet arayüzü, RS485 veri yolu veya güç kaynağı pinleri aracılığıyla ağ geçidine geçici dalgalanma enerjisi yükselir. Koruma devresinin empedansı çok yüksekse veya fiziksel bağlantılarda kusur varsa, aşırı gerilim doğrudan GPIO pinlerine veya ana kontrol çipinin dahili alıcı-vericilerine uygulanarak elektriksel aşırı yüklenmeye ve yarı iletken yapının yanmasına neden olur. Kapsamlı bir koruma sisteminde, yıldırımdan korunma bileşenlerinin, yüksek enerjiyi toprağa yönlendirmek ve artık voltajı çekirdek çipin dayanabileceği bir aralıkta sınırlamak için mikrosaniyeler, hatta nanosaniyeler içinde iletken olması gerekir. Bu fiziksel deşarj yolu, PCBA üretim prosesindeki her lehim bağlantısının son derece düşük eşdeğer seri dirence (ESR) ve son derece düşük eşdeğer seri endüktansa (ESL) sahip olmasını gerektirir. Bir lehim bağlantısı çıplak gözle tespit edilmesi zor olan mikroskobik kusurlar içeriyorsa, standart 8/20 mikrosaniyelik bir dalgalanma testi akımına tabi tutulduğunda, kusurlu alan eriyebilir, çatlayabilir ve hatta anlık lokal aşırı ısınma (Joule ısıtma etkisi) nedeniyle bileşenin kendisinin pedden ayrılmasına neden olabilir ve daha sonraki korumayı tamamen etkisiz hale getirebilir.
Aşırı Gerilim Koruma Bileşenlerinin Yüksek Termal Kapasitesinin Neden Olduğu Lehimleme Süreci Darboğazı
Yüksek akım-taşıma kapasitesine ulaşmak için, endüstriyel-sınıf aşırı gerilim koruma bileşenleri genellikle büyük-hacimli paketler, kalın kablolar veya büyük-alan ısısını- dağıtan pedler içerir. Örneğin, yüksek-güçlü TVS diyotları genellikle SMB veya SMC paketlerini kullanırken, seramik gaz deşarj tüpleri kalın, ağır metal elektrotlara sahiptir. Bu fiziksel özellikler, ısıl kapasitede ciddi eşitsizliklere neden olur.SMT yeniden akış lehimlemesahne. Aşırı gerilim koruma cihazları büyük miktarda ısıyı emdiğinden, bu alandaki sıcaklık artışı, çevredeki küçük yüzeye-montajlı dirençler ve kapasitörlerinkinden önemli ölçüde daha yavaştır. Tüketici elektroniğinde kullanılan geleneksel fırın sıcaklık profilleri PCBA üretimi sırasında uygulanırsa, aşırı gerilim koruma cihazlarının uçlarındaki lehim pastasının tamamen erimemesi veya uçlar ile PCB pedleri arasında eşit kalınlıkta bir metaller arası bileşik (IMC) katmanının oluşmaması muhtemeldir. -Yüzeyin kapalı gibi göründüğü ancak iç kısmın aslında ötektik olmadığı, soğuk lehim bağlantılarına veya soğuk lehime yol açan bu durum-sonraki yüksek-voltaj dalgalanma testleri sırasında endüstriyel-sınıf ağ geçitleri için en büyük riski oluşturur.
Yeniden Akış Lehimleme Parametrelerini ve Mikro Yapısal Alaşım Katman Kontrolünü Optimize Etme
Yüksek termal kütleye sahip bileşenlerdeki lehimleme kusurlarının üstesinden gelmek için süreç mühendislerinin, kurşunsuz yeniden akışlı lehimlemenin sıcaklık dağılımını hassas bir şekilde ayarlaması ve özel bir sıcaklık penceresi oluşturması gerekir. Yüksek-akımlı aşırı gerilim koruma bileşenlerini içeren devre kartları için, yeniden akış işleminin ön ısıtma ve dengeleme bölgeleri uygun şekilde genişletilmelidir. Sıcaklık dengeleme bölgesinde (160 derece ila 190 derece), kalın metal uçların ısıyı emmesi ve kart üzerindeki sıcaklık farklarını en aza indirmesi için yeterli süreyi sağlamak amacıyla sürenin 100 ila 120 saniye arasında tutulması gerekir. Lehimleme bölgesine girildiğinde, tepe sıcaklığı 242 derece ile 248 derece arasında sıkı bir şekilde kontrol edilmeli, aşırı gerilim koruma cihazlarının uçlarının 65 ila 75 saniye boyunca sıvılaşma hattının (217 derece) üzerinde kalması sağlanmalıdır. Hassas enerji girişi, lehim pastasındaki aktif bileşenlerin tam olarak çalışmasına olanak tanır ve bakır pedler ile kalay alaşımı arasında 1 ila 3 mikrometre kalınlığında ideal bir metaller arası bileşik (IMC) katmanının oluşumunu destekler. Bu, lehim bağlantılarının yalnızca iyi elektriksel iletkenlik sergilemesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek akım dalgalanmalarına dayanmak için gereken mekanik gerilme mukavemetine de sahip olmasını sağlar.
Çelik Hasırın Hassas Tasarımı ve Gözenekliliğin Sıkı Kontrolü
Yıldırımdan korunma cihazları için lehim bağlantılarındaki gözeneklilik, mevcut-taşıma kapasiteleri açısından kritik öneme sahiptir. Aşırı gözeneklilik, lehim bağlantısının etkin iletken kesit alanını- azaltır. Birkaç amperlik, hatta onlarca amperlik dalgalanma akımları aktığında, yüksek gözenekliliğe sahip alanlar, akım yoğunluğundaki ani bir artış nedeniyle lokal elektromigrasyon ve termal kaçak yaşayabilir. Kalite kontrol hem şablon tasarımını hem de lehim pastası seçimini aynı anda ele almalıdır. Büyük-alan ısısını- dağıtan pedlere sahip aşırı gerilim koruma cihazları için katı-alan açıklıkları içeren tasarımlar kesinlikle yasaktır; bunun yerine, yeniden akışlı lehimleme sırasında akı gazının kaçması için yeterli kanalların sağlanması amacıyla açık alan oranının tipik olarak %65 ile %75 arasında sınırlandırıldığı, ızgara benzeri veya dama tahtası benzeri bir açıklık düzeni benimsenmelidir. PCBA üretim tesisinde, X-röntgen inceleme ekipmanı aşırı gerilim koruma bileşenlerinde %100-tahribatsız test gerçekleştirmek üzere dağıtılmalıdır. Kalite kabul kriterleri, bir aşırı gerilim koruma bileşeni lehim bağlantısı içindeki herhangi bir boşluğun alanının %10'u geçmemesi gerektiğini ve toplam boşluk oranının kesinlikle %15 veya daha azıyla sınırlandırılması gerektiğini, böylece potansiyel akım konsantrasyonu sıcak noktalarının ortadan kaldırılmasını şart koşar.
Endüstriyel düzeydeki ağ geçitlerinin yıldırım dalgalanmalarına karşı dayanıklılığının artırılması{0}yalnızca devre tasarımı uzmanlığının bir kanıtı değil, aynı zamanda yüksek-standart üretim süreçlerinin doruk noktasıdır. Zorlu testlere dayanan her lehim bağlantısı, yüksek-kaliteli ürünlerin istikrarlı çalışmasına yönelik bir basamaktır.
NeoDen hakkında kısa bilgiler
1) 2010 yılında kurulan, 200 + çalışan, 27000+ Metrekare. fabrika.
2) NeoDen Ürünleri: Farklı Seri PnP makineleri, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Fırın IN Serisi, komple SMT Serisinin yanı sıra gerekli tüm SMT ekipmanlarını da içerir.
3) Dünya çapında başarılı 10000+ müşteri.
4) 40+ Asya, Avrupa, Amerika, Okyanusya ve Afrika'da kapsanan Küresel Temsilciler.
5) Ar-Ge Merkezi: 25+ profesyonel Ar-Ge mühendisine sahip 3 Ar-Ge departmanı.
6) CE listesinde yer aldı ve 70+ patent aldı.
7) 30+ kalite kontrol ve teknik destek mühendisleri, 15+ kıdemli uluslararası satış, müşterilere 8 saat içinde zamanında yanıt verilmesi ve 24 saat içinde profesyonel çözümler sağlanması.