مقدمه
به عنوان قطب اصلی اینترنت اشیا (IoT)، دروازه‌های صنعتی{0}}به طور گسترده در محیط‌های سخت مانند فضای باز، ایستگاه‌های فرعی و کارخانه‌ها مستقر هستند. این محیط‌ها اغلب در معرض{2}} نوسانات ناشی از رعد و برق و نوسانات سوئیچینگ از سیستم‌های قدرت هستند، که می‌تواند اضافه ولتاژهای آنی تا چندین هزار ولت ایجاد کند که معمولاً در حد میکروثانیه طول می‌کشد. اگر حفاظت از کار بیفتد، جریان شدید می تواند فورا ماژول های ارتباطی دروازه و تراشه های کنترل هسته را بسوزاند. برای ایجاد یک سپر الکترومغناطیسی، رابط‌های دروازه‌های صنعتی معمولاً با مدارهای تخلیه متشکل از لوله‌های تخلیه گاز، وریستورها و دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا مجهز می‌شوند. در طول مرحله تولید PCBA، کیفیت لحیم کاری این اجزای حفاظت از نوسانات مستقیماً تعیین می‌کند که آیا کل مسیر تخلیه می‌تواند در برابر نوسانات جریان با شدت بالا مقاومت کند یا خیر.
مسیرهای آسیب و مکانیسم‌های حفاظتی برای تراشه‌های هسته دروازه‌های صنعتی ناشی از موج رعد و برق
هنگامی که یک صاعقه در خارج رخ می دهد، انرژی موج گذرا از طریق رابط اترنت، گذرگاه RS485 یا پایه های منبع تغذیه به دروازه وارد می شود. اگر امپدانس مدار حفاظتی بیش از حد بالا باشد یا در اتصالات فیزیکی نقصی وجود داشته باشد، ولتاژ افزایش مستقیماً به پین های GPIO یا فرستنده گیرنده داخلی تراشه کنترل اصلی اعمال می شود و باعث اضافه بار الکتریکی و سوختن ساختار نیمه هادی می شود. در یک سیستم حفاظتی جامع، اجزای حفاظت در برابر صاعقه باید در عرض میکروثانیه یا حتی نانوثانیه هدایت شوند تا انرژی بالا را به زمین منحرف کنند و ولتاژ باقیمانده را به محدوده ای محدود کنند که تراشه هسته بتواند تحمل کند. این مسیر تخلیه فیزیکی مستلزم آن است که هر اتصال لحیم کاری در فرآیند تولید PCBA دارای مقاومت سری معادل بسیار کم (ESR) و اندوکتانس سری معادل بسیار پایین (ESL) باشد. اگر یک اتصال لحیم کاری دارای عیوب میکروسکوپی باشد که تشخیص آنها با چشم غیرمسلح دشوار است، هنگامی که تحت یک جریان تست ولتاژ استاندارد 8/20 میکروثانیه قرار می گیرد، ناحیه معیوب ممکن است ذوب شود، ترک بخورد یا حتی به دلیل گرمای بیش از حد موضعی آنی (اثر گرمایش ژول) باعث شود که خود قطعه از لنت جدا شود.
گلوگاه فرآیند لحیم کاری ناشی از ظرفیت حرارتی بالای اجزای محافظ برق
برای دستیابی به-ظرفیت حمل جریان بالا، اجزای حفاظت از نوسانات درجه صنعتی-اغلب دارای بسته‌های-حجمی بزرگ، سرنخ‌های ضخیم، یا پدهای دفع کننده گرمای{4} بزرگ-می‌باشند. برای مثال، دیودهای{6} TVS پرقدرت معمولاً از بسته‌های SMB یا SMC استفاده می‌کنند، در حالی که لوله‌های تخلیه گاز سرامیکی دارای الکترودهای ضخیم و فلزی سنگین هستند. این ویژگی های فیزیکی منجر به ناهمواری شدید ظرفیت حرارتی در طول دوره می شودلحیم کاری مجدد SMTمرحله از آنجایی که دستگاه‌های حفاظت از نوسانات مقدار زیادی گرما را جذب می‌کنند، افزایش دما در این ناحیه به طور قابل‌توجهی کندتر از مقاومت‌ها و خازن‌های نصب سطح کوچک اطراف است. اگر پروفیل های معمولی دمای کوره مورد استفاده در لوازم الکترونیکی مصرفی در طول تولید PCBA اعمال شود، به احتمال زیاد خمیر لحیم کاری در سرنخ های دستگاه های حفاظت از نوسانات به طور کامل ذوب نمی شود، یا اینکه یک لایه ترکیبی بین فلزی (IMC) یکنواخت ضخیم بین لیدها و لنت های PCB تشکیل نمی شود. این وضعیت-که در آن سطح پوشیده شده است اما داخل آن در واقع یوتکتیک نیست، که منجر به اتصالات لحیم سرد یا لحیم سرد می‌شود-بزرگترین خطر را برای دروازه‌های صنعتی{6}}در طول آزمایش‌های بعدی افزایش- ولتاژ بالا-دارد.
بهینه سازی پارامترهای لحیم کاری مجدد و کنترل لایه آلیاژی ریزساختاری
برای غلبه بر عیوب لحیم کاری در قطعات با جرم حرارتی بالا، مهندسان فرآیند باید دقیقاً توزیع دمایی{0}}لحیم کاری بدون جریان سرب را تنظیم کنند و یک پنجره دمای اختصاصی ایجاد کنند. برای تخته‌های مداری که حاوی اجزای{2}}حفاظت از نوسانات جریان بالا هستند، نواحی پیش گرمایش و یکسان سازی فرآیند جریان مجدد باید به طور مناسب گسترش داده شوند. در منطقه یکسان سازی دما (160 درجه تا 190 درجه)، مدت زمان باید برای 100 تا 120 ثانیه حفظ شود تا به لوله های فلزی ضخیم زمان کافی برای جذب گرما و به حداقل رساندن اختلاف دما در سراسر تخته داده شود. به محض ورود به منطقه لحیم کاری، دمای پیک باید بین 242 درجه تا 248 درجه به شدت کنترل شود، تا اطمینان حاصل شود که سرب های دستگاه های حفاظت از نوسانات در بالای خط مایع (217 درجه) برای 65 تا 75 ثانیه باقی می مانند. انرژی ورودی دقیق به اجزای فعال در خمیر لحیم کاری اجازه می دهد تا به طور کامل عمل کنند و تشکیل یک لایه ترکیب بین فلزی ایده آل (IMC) با ضخامت 1 تا 3 میکرومتر بین لنت های مس و آلیاژ قلع را تقویت می کند. این تضمین می‌کند که اتصالات لحیم کاری نه تنها رسانایی الکتریکی خوبی از خود نشان می‌دهند، بلکه دارای استحکام کششی مکانیکی لازم برای مقاومت در برابر نوسانات{18} جریان بالا هستند.
طراحی دقیق مش فولادی و کنترل دقیق تخلخل
برای دستگاه های حفاظت در برابر صاعقه، تخلخل در اتصالات لحیم کاری برای ظرفیت حمل{0} فعلی آنها بسیار مهم است. تخلخل بیش از حد باعث کاهش سطح مقطع رسانا موثر در محل اتصال لحیم می شود. هنگامی که جریان‌های موجی چند آمپر یا حتی ده‌ها آمپر از آن عبور می‌کنند، مناطقی با تخلخل بالا ممکن است به دلیل افزایش ناگهانی چگالی جریان، مهاجرت الکتریکی موضعی و فرار حرارتی را تجربه کنند. کنترل کیفیت باید هم طراحی شابلون و هم انتخاب خمیر لحیم کاری را به طور همزمان مورد توجه قرار دهد. برای دستگاه‌های محافظت در برابر نوسانات با-حرارت بزرگ-پدهای دفع کننده، طرح‌هایی که دارای دهانه‌های جامد-منطقه هستند اکیداً ممنوع است. درعوض، باید یک شبکه-الگوی شطرنجی از دهانه‌ها اتخاذ شود، با نسبت سطح باز معمولاً بین 65% و 75% محدود می‌شود تا کانال‌های کافی برای خروج گاز شار در طول لحیم کاری با جریان مجدد ایجاد شود. در سایت تولید PCBA، تجهیزات بازرسی اشعه ایکس- باید برای انجام 100٪ آزمایش غیر مخرب بر روی اجزای حفاظت از نوسانات مستقر شود. معیارهای پذیرش کیفیت تصریح می‌کند که مساحت هر فضای خالی منفرد در یک اتصال لحیم کاری جزء حفاظت از نوسانات نباید از 10% تجاوز کند و میزان کل فضای خالی باید به شدت به 15% یا کمتر محدود شود، در نتیجه هرگونه نقطه داغ غلظت جریان بالقوه حذف شود.
افزایش مقاومت در برابر رعد و برق در دروازه‌های صنعتی-نه تنها گواهی بر تخصص طراحی مدار است، بلکه اوج فرآیندهای تولید-استاندارد بالا است. هر اتصال لحیم کاری که در برابر آزمایش های دقیق مقاومت می کند، پله ای به سوی عملکرد پایدار محصولات با کیفیت-بالا است.
حقایق سریع در مورد NeoDen
1) تاسیس در سال 2010، 200 + کارمند، 27000+ متر مربع. کارخانه
2) محصولات NeoDen: سری های مختلف دستگاه های PnP، NeoDen YY1، NeoDen4، NeoDen5، NeoDen K1830، NeoDen9، NeoDen N10P. Reflow Oven Series IN و همچنین خط کامل SMT شامل تمام تجهیزات SMT لازم است.
3) مشتریان موفق 10000+ در سراسر جهان.
4) 40+ نمایندگان جهانی تحت پوشش در آسیا، اروپا، آمریکا، اقیانوسیه و آفریقا.
5) مرکز تحقیق و توسعه: 3 بخش تحقیق و توسعه با 25+ مهندسان حرفه ای تحقیق و توسعه.
6) با CE فهرست شده و 70+ حق اختراع دریافت کرده است.
7) 30+ مهندسین کنترل کیفیت و پشتیبانی فنی، 15+ فروش بین المللی ارشد، برای پاسخگویی به موقع مشتری در عرض 8 ساعت، و ارائه راه حل های حرفه ای در عرض 24 ساعت.