Въведение
Като основни центрове на Интернет на нещата (IoT), шлюзовете от промишлен-клас са широко разпространени в сурови среди като на открито, подстанции и фабрики. Тези среди често са подложени на -предизвикани от мълнии пренапрежения и превключващи пренапрежения от енергийни системи, които могат да генерират мигновени пренапрежения до няколко хиляди волта, обикновено с продължителност от порядъка на микросекунди. Ако защитата се провали, интензивният ток може незабавно да изгори комуникационните модули на шлюза и чиповете за управление на ядрото. За да се създаде електромагнитен щит, интерфейсите на индустриалните шлюзове обикновено са оборудвани с разрядни вериги, състоящи се от газоразрядни тръби, варистори и диоди за потискане на преходно напрежение. По време на етапа на производство на PCBA качеството на запояване на тези компоненти за защита от пренапрежение директно определя дали целият път на разреждане може да издържи токови удари с висок-интензитет.
Пътища на повреда и защитни механизми за чипове на ядрото на индустриалния шлюз, причинени от удари на мълния
Когато възникне удар от мълния отвън, енергията от преходен удар нахлува в шлюза през Ethernet интерфейса, RS485 шината или щифтовете на захранването. Ако импедансът на защитната верига е твърде висок или има дефекти във физическите връзки, пренапрежението ще бъде приложено директно към GPIO щифтовете или вътрешните приемо-предаватели на главния контролен чип, причинявайки електрическо претоварване и изгаряне на полупроводниковата структура. В цялостна защитна система компонентите за мълниезащита трябва да провеждат в рамките на микросекунди или дори наносекунди, за да отклонят високата енергия към земята и да ограничат остатъчното напрежение до диапазон, който основният чип може да издържи. Този физически път на разреждане изисква всяка спойка в процеса на производство на PCBA да има изключително ниско еквивалентно серийно съпротивление (ESR) и изключително ниска еквивалентна серийна индуктивност (ESL). Ако спойката съдържа микроскопични дефекти, които са трудни за откриване с невъоръжено око, когато е подложена на стандартен 8/20 микросекунди ударен тестов ток, дефектната зона може да се стопи, напука или дори да причини отделяне на самия компонент от подложката поради мигновено локализирано прегряване (нагряващият ефект на Джаул), което прави последващата защита напълно неефективна.
Тесното място в процеса на запояване, причинено от високия топлинен капацитет на компонентите за защита от пренапрежение
За постигане на висок-тоководещ капацитет, компонентите за-промишлена{1}}за защита от пренапрежение често включват пакети с голям-обем, дебели проводници или големи{3}}площ-подложки за разсейване на топлината. Например високо{6}}мощните TVS диоди обикновено използват SMB или SMC пакети, докато керамичните газоразрядни тръби имат дебели тежки метални електроди. Тези физически характеристики водят до сериозна неравномерност на топлинния капацитет по време наSMT повторно запояванеетап. Тъй като устройствата за защита от пренапрежение поглъщат огромно количество топлина, повишаването на температурата в тази област е значително по-бавно от това на заобикалящите малки резистори и кондензатори за повърхностен -монтиране. Ако конвенционалните температурни профили на пещта, използвани в потребителската електроника, се прилагат по време на производството на PCBA, е много вероятно пастата за запояване на проводниците на устройствата за защита от пренапрежение да не се разтопи напълно или че равномерно дебел интерметален слой (IMC) няма да успее да се образува между проводниците и подложките на печатни платки. Това състояние-, при което изглежда, че повърхността е покрита, но вътрешността всъщност не е евтектична, което води до студени запоени съединения или студена запойка-представлява най-големия риск за промишлени-клас шлюзове по време на последващо високо-тестване на пренапрежение на напрежението.
Оптимизиране на параметрите на запояване чрез препълване и контрол на микроструктурния слой на сплавта
За да се преодолеят дефектите при запояване в компоненти с висока топлинна маса, инженерите-технологи трябва прецизно да регулират разпределението на температурата на безоловно{0}}запояване чрез претопяване и да установят специален температурен прозорец. За печатни платки, съдържащи високо-компоненти за защита от пренапрежение, зоните за предварително нагряване и изравняване на процеса на преформатиране трябва да бъдат подходящо разширени. В зоната за изравняване на температурата (160 градуса до 190 градуса), продължителността трябва да се поддържа от 100 до 120 секунди, за да се даде достатъчно време на дебелите метални кабели да абсорбират топлината и да минимизират температурните разлики в платката. При навлизане в зоната за запояване пиковата температура трябва да бъде стриктно контролирана между 242 градуса и 248 градуса, като се гарантира, че проводниците на устройствата за защита от пренапрежение остават над линията на ликвидус (217 градуса) за 65 до 75 секунди. Прецизният енергиен вход позволява на активните компоненти в спояващата паста да функционират пълноценно, насърчавайки образуването на идеален интерметален слой (IMC) с дебелина от 1 до 3 микрометра между медните подложки и калаената сплав. Това гарантира, че спойките не само показват добра електрическа проводимост, но и притежават механичната якост на опън, необходима за издържане на високи-токови удари.
Прецизен дизайн на стоманена мрежа и строг контрол на порьозността
За мълниезащитните устройства порьозността в спойките е от решаващо значение за текущата-носеща способност. Прекомерната порьозност намалява ефективната проводима площ на напречното-сечение на спойката. Когато през тях протичат ударни токове от няколко ампера или дори десетки ампера, областите с висока порьозност могат да изпитат локализирана електромиграция и топлинно изтичане поради внезапен скок в плътността на тока. Контролът на качеството трябва да се отнася както за дизайна на шаблона, така и за избора на паста за запояване едновременно. За устройства за защита от пренапрежение с подложки за-разсейване на топлината с голяма-площ, дизайните с отвори в-плотна зона са строго забранени; вместо това трябва да се възприеме решетчат-или шахматен модел на отворите, като съотношението на отворената площ обикновено е ограничено между 65% и 75%, за да се осигурят достатъчно канали за изтичане на флюсовия газ по време на запояване с претопяване. На мястото за производство на PCBA, Оборудване за рентгенова инспекция- трябва да се внедри за извършване на 100% не-разрушителен тест на компоненти за защита от пренапрежение. Критериите за приемливост на качеството предвиждат, че площта на която и да е отделна кухина в спойката на компонент за защита от пренапрежение не трябва да надвишава 10%, а общата кухина трябва да бъде строго ограничена до 15% или по-малко, като по този начин се елиминират всички потенциални горещи точки с концентрация на ток.
Повишаването на устойчивостта на мълниеносни пренапрежения на шлюзове от промишлен-клас е не само доказателство за експертен опит в проектирането на вериги, но и кулминацията на високо{1}}стандартните производствени процеси. Всяка спойка, която издържа на строги тестове, е стъпало към стабилната работа на високо-качествени продукти.
Кратки факти за NeoDen
1) Създадена през 2010 г., 200 + служители, 27000+ кв.м. фабрика.
2) Продукти на NeoDen: Различни серии PnP машини, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Серията Reflow Oven IN, както и пълната SMT линия включва цялото необходимо SMT оборудване.
3) Успешни 10000+ клиенти по целия свят.
4) 40+ Глобални агенти, обхванати в Азия, Европа, Америка, Океания и Африка.
5) Център за научноизследователска и развойна дейност: 3 отдела за научноизследователска и развойна дейност с 25+ професионални инженери за научноизследователска и развойна дейност.
6) В списъка с CE и има 70+ патента.
7) 30+ инженери за контрол на качеството и техническа поддръжка, 15+ старши международни продажби, за навременен отговор на клиента в рамките на 8 часа и предоставяне на професионални решения в рамките на 24 часа.