Introduksjon
Som kjernepunktene i tingenes internett (IoT), er industrielle-gatewayer utbredt i tøffe miljøer som utendørs, understasjoner og fabrikker. Disse miljøene er ofte utsatt for lyn--induserte overspenninger og svitsjeoverspenninger fra kraftsystemer, som kan generere øyeblikkelige overspenninger på opptil flere tusen volt, som vanligvis varer i størrelsesorden mikrosekunder. Hvis beskyttelsen svikter, kan den intense strømmen øyeblikkelig brenne ut gatewayens kommunikasjonsmoduler og kjernekontrollbrikker. For å etablere et elektromagnetisk skjold er grensesnittene til industrielle gatewayer typisk utstyrt med utladningskretser som består av gassutladningsrør, varistorer og transiente spenningsundertrykkelsesdioder. Under produksjonsfasen for PCBA avgjør loddekvaliteten til disse overspenningsbeskyttelseskomponentene direkte om hele utladningsbanen tåler høye-strømstøt.
Skadeveier og beskyttelsesmekanismer for industrielle gateway-kjernebrikker forårsaket av lynoverspenninger
Når et lynnedslag oppstår eksternt, strømmer forbigående bølgeenergi inn i gatewayen gjennom Ethernet-grensesnittet, RS485-bussen eller strømforsyningspinnene. Hvis impedansen til beskyttelseskretsen er for høy eller det er defekter i de fysiske tilkoblingene, vil overspenningen bli direkte påført GPIO-pinnene eller interne transceivere til hovedkontrollbrikken, noe som forårsaker elektrisk overbelastning og brenner ut halvlederstrukturen. I et omfattende beskyttelsessystem må lynbeskyttelseskomponenter lede innen mikrosekunder eller til og med nanosekunder for å avlede høy energi til jord og begrense gjenværende spenning til et område som kjernebrikken tåler. Denne fysiske utladningsveien krever at hver loddeskjøt i PCBA-produksjonsprosessen har ekstremt lav ekvivalent seriemotstand (ESR) og ekstremt lav ekvivalent serieinduktans (ESL). Hvis en loddeskjøt inneholder mikroskopiske defekter som er vanskelige å oppdage med det blotte øye, når de utsettes for en standard 8/20 mikrosekunders overspenningsteststrøm, kan det defekte området smelte, sprekke eller til og med føre til at selve komponenten løsner fra puten på grunn av øyeblikkelig lokal overoppheting (Joule-oppvarmingseffekten), som gir fullstendig effekt.
Loddeprosessen Flaskehals forårsaket av den høye termiske kapasiteten til overspenningsbeskyttelseskomponenter
For å oppnå høy strøm-bærekapasitet har industrielle-overspenningsbeskyttelseskomponenter ofte store-volumpakker, tykke ledninger eller varmeavledende-puter med stort-område. For eksempel bruker høy- TVS-dioder vanligvis SMB- eller SMC-pakker, mens keramiske gassutladningsrør har tykke tungmetallelektroder. Disse fysiske egenskapene resulterer i alvorlige ujevnheter i termisk kapasitet underSMT reflow loddingscene. Fordi overspenningsbeskyttelsesenheter absorberer en enorm mengde varme, er temperaturøkningen i dette området betydelig langsommere enn for de omkringliggende små overflatemonterte motstandene og kondensatorene. Hvis konvensjonelle ovnstemperaturprofiler som brukes i forbrukerelektronikk brukes under produksjon av PCBA, er det høyst sannsynlig at loddepastaen ved ledningene til overspenningsvernenhetene ikke vil smelte fullstendig, eller at et jevnt tykt intermetallisk sammensatt (IMC) lag ikke vil dannes mellom ledningene og PCB-putene. Denne tilstanden-der overflaten ser ut til å være dekket, men interiøret faktisk ikke er eutektisk, noe som resulterer i kalde loddeforbindelser eller kaldlodde-utgjør den største risikoen for industrielle-porter under påfølgende høyspenningsoverspenningstesting.
Optimalisering av reflow-loddeparametre og mikrostrukturell legeringslagkontroll
For å overvinne loddefeil i komponenter med høy termisk masse, må prosessingeniører justere temperaturfordelingen av blyfri-reflow-lodding nøyaktig og etablere et dedikert temperaturvindu. For kretskort som inneholder høy-overspenningsbeskyttelseskomponenter, må forvarmings- og utjevningssonene til reflow-prosessen utvides på passende måte. I temperaturutjevningssonen (160 grader til 190 grader), må varigheten opprettholdes i 100 til 120 sekunder for å gi tykke metallledninger tilstrekkelig tid til å absorbere varme og minimere temperaturforskjeller over hele linja. Når du går inn i loddesonen, må topptemperaturen kontrolleres strengt mellom 242 grader og 248 grader, for å sikre at ledningene til overspenningsbeskyttelsesenhetene forblir over likviduslinjen (217 grader) i 65 til 75 sekunder. Nøyaktig energitilførsel gjør at de aktive komponentene i loddepastaen fungerer fullt ut, og fremmer dannelsen av et ideelt intermetallisk forbindelse (IMC) lag med en tykkelse på 1 til 3 mikrometer mellom kobberputene og tinnlegeringen. Dette sikrer at loddeforbindelsene ikke bare har god elektrisk ledningsevne, men også har den mekaniske strekkstyrken som kreves for å motstå høye-strømstøt.
Presisjonsdesign av stålnett og streng kontroll av porøsitet
For lynbeskyttelsesenheter er porøsiteten i loddeskjøter avgjørende for deres nåværende-bærekapasitet. Overdreven porøsitet reduserer det effektive ledende tverrsnittsarealet til loddeforbindelsen. Når støtstrømmer på flere ampere eller til og med titalls ampere strømmer gjennom, kan områder med høy porøsitet oppleve lokal elektromigrasjon og termisk løping på grunn av en plutselig økning i strømtettheten. Kvalitetskontrollen må ta for seg både sjablongdesign og valg av loddepasta samtidig. For overspenningsvernenheter med store-varmeavledningsputer-, er design med solide-arealåpninger strengt forbudt; i stedet må et rutenett--lignende eller sjakkbrettmønster av åpninger tas i bruk, med åpent arealforhold typisk begrenset til mellom 65 % og 75 % for å sikre tilstrekkelige kanaler for fluksgass å unnslippe under reflow-lodding. På PCBA-produksjonsstedet, Røntgeninspeksjonsutstyr må distribueres for å utføre 100 % ikke-destruktiv testing av overspenningsvernkomponenter. Kvalitetsgodkjenningskriterier fastsetter at arealet til et enkelt tomrom innenfor en overspenningsbeskyttelseskomponent-loddeskjøt ikke må overstige 10 %, og den totale tomromsraten må være strengt begrenset til 15 % eller mindre, og dermed eliminere eventuelle potensielle strømkonsentrasjonshotspots.
Å forbedre lynoverspenningsmotstanden til industrielle-gatewayer er ikke bare et vitnesbyrd om kretsdesignekspertise, men også kulminasjonen av høy-standard produksjonsprosesser. Hver loddeskjøt som tåler streng testing er et springbrett mot stabil drift av høy-kvalitetsprodukter.
Raske fakta om NeoDen
1) Etablert i 2010, 200 + ansatte, 27000+ kvm. fabrikk.
2) NeoDen-produkter: PnP-maskiner i forskjellige serier, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Oven IN-serien, samt komplett SMT-linje inkluderer alt nødvendig SMT-utstyr.
3) Vellykkede 10000+ kunder over hele verden.
4) 40+ Globale agenter dekket i Asia, Europa, Amerika, Oseania og Afrika.
5) FoU-senter: 3 FoU-avdelinger med 25+ profesjonelle FoU-ingeniører.
6) Oppført med CE og fikk 70+ patenter.
7) 30+ kvalitetskontroll og teknisk støtteingeniører, 15+ senior internasjonalt salg, for rettidig kundesvar innen 8 timer, og profesjonelle løsninger som tilbys innen 24 timer.