परिचय
अल्ट्रा{0}हाई{{1}वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन और स्मार्ट ग्रिड नियंत्रण उपकरण पूरे साल हजारों वोल्ट के उच्च{{3}वोल्टेज वातावरण में काम करते हैं। इन पीसीबीए असेंबलियों का निर्माण कमरे के तापमान पर काम करने वाले उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में विद्युत इन्सुलेशन, थर्मल अपव्यय दक्षता और यांत्रिक शक्ति पर कहीं अधिक कठोर आवश्यकताओं को लागू करता है। एसएमटी प्रक्रिया में, बड़े आकार के बीजीए, सीसा रहित क्यूएफएन और पावर एमओएसएफईटी (जैसे डीएफएन) के नीचे सूक्ष्म रिक्तियां बनने की अत्यधिक संभावना होती है। उच्च वोल्टेज विद्युत क्षेत्रों के प्रभाव में, सोल्डर जोड़ों के भीतर छिपी हुई ये रिक्तियां स्थानीयकृत विद्युत क्षेत्र एकाग्रता का कारण बन सकती हैं, ढांकता हुआ ब्रेकडाउन को तेज कर सकती हैं या थर्मल प्रतिरोध में वृद्धि के कारण चिप बर्नआउट का कारण बन सकती हैं। उच्च वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन बोर्डों के लिए संपूर्ण पीसीबीए निर्माण प्रक्रिया के दौरान, सख्त बबल डेप्थ नियंत्रण मानकों का उपयोग किया गयाउच्च-परिशुद्धता 3Dविलंबित क्षणिक विफलताओं को पूरी तरह से रोकने के लिए मुख्य तरीका है।
उच्च वोल्टेज स्थितियों के तहत बुलबुले के खतरों का तंत्र: स्थानीयकृत विद्युत क्षेत्र एकाग्रता और थर्मल प्रतिरोध संचय
सोल्डर जोड़ों के अंदर बुलबुले अनिवार्य रूप से गुहाएं होती हैं जो तब बनती हैं जब अवशिष्ट वाष्पशील गैसें समय पर इंटरलेयर से बाहर निकलने में विफल हो जाती हैं। हालाँकि ये बुलबुले पारंपरिक कम {{1}वोल्टेज पीसीबीए परीक्षण के दौरान प्रवाहकीय पथ के रूप में दिखाई देते हैं, वे उच्च - और अल्ट्रा {{3}उच्च - वोल्टेज स्थितियों के तहत एक छिपा हुआ खतरा पैदा करते हैं। हवा या फ्लक्स वाष्पीकरण अवशेषों से भरे, इन बुलबुले में आसपास के टिन मिश्र धातु की तुलना में बहुत कम ढांकता हुआ स्थिरांक होता है। जब सैकड़ों या यहां तक कि हजारों वोल्ट के क्षणिक वोल्टेज पैड से गुजरते हैं, तो बुलबुले के किनारों पर अत्यधिक विद्युत क्षेत्र तनाव एकाग्रता होती है क्योंकि विद्युत क्षेत्र की ताकत का वितरण ढांकता हुआ स्थिरांक के विपरीत आनुपातिक होता है। इस तरह के उच्च वोल्टेज, मजबूत विद्युत क्षेत्रों के लंबे समय तक संपर्क में रहने से सूक्ष्म निर्वहन (स्थानीय ब्रेकडाउन) हो सकता है, जो बदले में प्रवाहकीय पथ बनाता है जब तक कि सोल्डर जोड़ पूरी तरह से नष्ट न हो जाए। इसके अलावा, यदि QFNs जैसे उपकरणों के निचले भाग पर केंद्रीय ताप अपव्यय पैड में बड़े - क्षेत्र के बुलबुले मौजूद हैं, तो उनका समग्र थर्मल प्रतिरोध तेजी से बढ़ जाएगा। पावर चिप्स द्वारा उत्पन्न गर्मी को पीसीबी के निचले भाग पर तांबे की पन्नी के माध्यम से तेजी से नष्ट नहीं किया जा सकता है, जिससे जंक्शन का तापमान 150 डिग्री की महत्वपूर्ण सीमा से अधिक बढ़ जाता है और अंततः थर्मल रनवे की ओर ले जाता है।
के लिए नया गुणवत्ता मानक3डी एक्स-रे (एएक्सआई): बहुआयामी मात्रात्मक मूल्यांकन मेट्रिक्स
उच्च {{0}वोल्टेज ट्रांसमिशन बोर्डों के विशेष अनुप्रयोगों के लिए, पारंपरिक 2 डी एक्स {{2}रे निरीक्षण {{3} ओवरलैपिंग व्यूइंग कोणों और प्रदूषण को अलग करने में असमर्थता के कारण {{4} अब गुणवत्ता अस्वीकृति आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।उत्पादन लाइनेंअपनाना चाहिए3डी स्वचालित एक्स-रे निरीक्षण प्रणालीडिजिटल, त्रि-आयामी गुणवत्ता अस्वीकृति सीमाएँ स्थापित करना। उद्योग -मानक आईपीसी{{3}ए-610एच विनिर्देशन मानक बीजीए सोल्डर गेंदों के लिए 25% तक के बुलबुला क्षेत्र अनुपात की अनुमति देता है। हालाँकि, उच्च वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन में उपयोग किए जाने वाले कोर बोर्डों के लिए, इस मीट्रिक को सख्ती से कड़ा किया जाना चाहिए: सभी बीजीए पिन और महत्वपूर्ण क्यूएफएन सोल्डर जोड़ों पर किसी भी एक बिंदु पर कुल बुलबुला क्षेत्र अनुपात 12% से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, नया मानक "अधिकतम एकल बबल" और "बबल स्थान" पर कठोर प्रतिबंध पेश करता है। सोल्डर बॉल के व्यास के 20% से अधिक व्यास वाला कोई भी एकल बुलबुला गैर-अनुरूपण वाला माना जाता है। साथ ही, 3D AXI टोमोग्राफ़िक स्कैनिंग तकनीक का उपयोग इस बात पर ध्यान केंद्रित करने के लिए करता है कि बुलबुले घटक इंटरफ़ेस या पीसीबी पैड इंटरफ़ेस (यानी, आईएमसी परत) के निकट हैं या नहीं। सोल्डर इंटरफ़ेस के भीतर स्थित किसी भी बुलबुले को सख्ती से अस्वीकार कर दिया जाना चाहिए - भले ही वे कुल क्षेत्र का केवल 5% हों - क्योंकि बाहरी कंपन के तहत उनमें पार्श्व दरारें विकसित होने का अत्यधिक खतरा होता है।
एसएमटी स्रोत नियंत्रण: मैट्रिक्स-स्टाइल स्टेंसिल एपर्चर और सोल्डर पेस्ट फॉर्मूलेशन अनुकूलन
एक्स-रे निरीक्षण द्वारा पहचानी गई बुलबुला दर को नई मानक सीमाओं के भीतर कम करने के लिए, गैस रिलीज के लिए भौतिक चैनल प्रदान करने के लिए रिवर्स प्रक्रिया समायोजन लागू करना आवश्यक है।सोल्डर पेस्ट मुद्रणऔर स्टेंसिल डिज़ाइन। बड़े क्षेत्र वाले क्यूएफएन ग्राउंड और हीट सिंक पैड के लिए, एकल, पूर्ण क्षेत्र एपर्चर का उपयोग करने की पारंपरिक प्रक्रिया बड़े पैमाने पर बुलबुले संचय का मूल कारण है। इंजीनियरिंग विभाग को मैट्रिक्स शैली एपर्चर डिज़ाइन को पूरी तरह से लागू करना चाहिए, मूल रूप से खुली स्टैंसिल विंडो को 4, 9, या 16 स्वतंत्र 3x3 ग्रिड मैट्रिक्स में विभाजित करना चाहिए, जिसमें एपर्चर क्षेत्र कुल पैड क्षेत्र का 65% से 75% तक होता है। ग्रिड अनुभागों के बीच 0.2 मिमी से 0.3 मिमी "क्रॉस{{16}आकार का" सोल्डर{{17}मुक्त चैनल छोड़ा जाना चाहिए। के प्रारंभिक चरण के दौरानइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक लेप लगाकर टाँका लगाना, फ्लक्स से विलायक गैसें {{0}जो गर्म होने पर तेजी से अस्थिर हो जाती हैं{{1}इन बिना लेपित मार्गों के माध्यम से बाहर की ओर आसानी से प्रवाहित होंगी, जिससे कई छोटे बुलबुले को स्वीकार्य सीमा से अधिक बड़े बुलबुले में एकत्रित होने से रोका जा सकेगा। इसके अतिरिक्त, सामग्री विभाग को तापमान वृद्धि चरण के दौरान गैस रिलीज चक्र को बढ़ाने के लिए उच्च उबलते बिंदु सॉल्वैंट्स और कम क्रिस्टलीकरण दरों के साथ रासायनिक प्रवाह प्रणालियों के उपयोग को प्राथमिकता देनी चाहिए।
रीफ्लो ओवन तापमान वक्र अंशांकन: वैक्यूम रीफ्लो प्रक्रिया की महत्वपूर्ण भूमिका
रिफ्लो सोल्डरिंग की थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं सीधे सोल्डर पेस्ट के भीतर आंतरिक गैसों की निकास गतिशीलता को प्रभावित करती हैं, जबकि यह पिघली हुई अवस्था में होती है। सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किया गया तापमान वक्र बुलबुले को खत्म करने का अंतिम चरण है। इज़ोटेर्मल ज़ोन में, तकनीशियनों को 150 डिग्री और 180 डिग्री के बीच होल्ड टाइम को 90 सेकंड या यहां तक कि 120 सेकंड तक बढ़ाना चाहिए, जिससे फ्लक्स के सक्रिय घटकों को सतह को पूरी तरह से गीला करने और समान रूप से वाष्पित होने की अनुमति मिलती है, जिससे लिक्विडस लाइन तक पहुंचने पर केंद्रित उबलने से रोका जा सके। बिजली प्रणालियों में उच्च {{7}पावर मॉड्यूल के लिए{{8}जो अत्यधिक चुनौतियां पेश करते हैं{{9}पारंपरिक वायु या नाइट्रोजन रीफ्लो सोल्डरिंग अपनी भौतिक सीमा तक पहुंच गई है, जिससे वैक्यूम रीफ्लो सोल्डरिंग को व्यापक रूप से अपनाने की आवश्यकता होती है। जब पीसीबीए रिफ्लो ओवन के उच्चतम तापमान क्षेत्र में प्रवेश करता है और सोल्डर पेस्ट पूरी तरह से पिघल जाता है, तो वैक्यूम चैंबर निकासी शुरू कर देता है, जिससे 10 सेकंड के भीतर आंतरिक दबाव तेजी से 10 एमबार और 30 एमबार के बीच कम हो जाता है। आंतरिक और बाहरी के बीच भारी दबाव अंतर के प्रभाव में, सोल्डर जोड़ों के भीतर फंसे सूक्ष्म बुलबुले की मात्रा तेजी से फैलती है और बाहर की ओर निकल जाती है, जिसके बाद कक्ष पूरी तरह जमने के लिए वायुमंडलीय दबाव में लौट आता है। प्रायोगिक डेटा पुष्टि करता है कि वैक्यूम रीफ़्लो प्रक्रिया QFNs के नीचे समग्र बुलबुला दर को लगातार 3% के भीतर कम कर सकती है।
वैज्ञानिक डिजिटल इमेजिंग निरीक्षण और कठोर भौतिक प्रक्रिया हस्तक्षेपों पर भरोसा करने से यह सुनिश्चित होता है कि उच्च {{0}वोल्टेज ट्रांसमिशन मदरबोर्ड लंबी अवधि की उच्च {{3}वोल्टेज सेवा के दौरान शून्य{1}जोखिम संचालन बनाए रखते हैं।
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