Blogue PCB - Fr4 - PCB varistance options points et principes

Fr4 PCB la conscience environnementale dans le domaine de la production industrielle est de plus en plus forte. Des règlements nationaux et étrangers ont été mis en place pour limiter clairement l'utilisation de matières toxiques. Par conséquent, le développement de soudures vertes capables d'éviter la contamination et de remplacer les alliages traditionnels est devenu l'un des problèmes importants auxquels l'industrie du brasage est confrontée. Par exemple, de nombreux chercheurs au pays et à l'étranger ont développé ou développent des soudures sans plomb et des soudures sans cadmium. Dans le même temps, les alliages de soudure nouvellement développés devraient suivre les principes de réduction des coûts et d'amélioration des performances. Par exemple, les alliages de brasage doux pour le soudage sur puce évoluent vers une résistance et une fiabilité élevées, le principe de leur développement étant que l'alliage ne contient pas de métaux précieux et que sa propriété mécanique se situe entre la brasure douce et la brasure à base d'or.

La large application de soudure étain / plomb est inséparable de ses excellentes propriétés et de son faible coût. La soudure à base de pb est généralement molle et peut absorber les contraintes mécaniques résultant d'une désadaptation de dilatation thermique entre la puce et le substrat. Cependant, si les contraintes mécaniques sont répétées en continu (plus un cycle thermique), une accumulation de déformation se produit aux joints de grains du métal d'apport, entraînant des microfissures qui entraînent une augmentation de la résistance thermique et, finalement, des dommages par fatigue. En outre, le plomb et ses composés peuvent avoir des effets cancérigènes lorsqu'ils s'accumulent dans le corps humain dans une certaine mesure. Le SN est souvent utilisé comme substrat métallique de remplissage car il forme facilement des composés intermétalliques avec divers métaux et présente un point de fusion faible. La mouillabilité des soudures à base de Sn est meilleure que celle des soudures à base de pb. Dans le même temps, Pb peut améliorer la résistance à l'oxydation de la brasure à base de Sn et réduire le point de fusion de la brasure à base de Sn.

Ainsi, la matrice de la soudure haute fiabilité de SMT est principalement un alliage SN et pb. Actuellement, la principale soudure utilisée pour les puces est un matériau à base de SN / PB. Mais à l'heure actuelle, l'électronique évolue vers la miniaturisation, la haute densité, la haute performance, la taille des points de soudure est de plus en plus petite, alors qu'elle est soumise à des charges thermiques, électriques et mécaniques de plus en plus élevées, ce qui nécessite une excellente résistance à la fatigue et au fluage de la soudure. Les soudures traditionnelles étain / plomb ont une mauvaise résistance au fluage et ne répondent pas aux exigences d'utilisation. Dans d'autres domaines, il existe également une demande constante pour la propriété des alliages de soudure, tels que le besoin de soudures composites dans l'industrie automobile, le besoin de soudures amorphes dans le brasage céramique et métallique, et le besoin de bas point de fusion des soudures dans les composants électroniques sensibles à la chaleur. Par conséquent, le développement d'alliages de soudure verts avec des performances et des coûts idéaux est devenu un point chaud de la recherche.

1. Principe d'application de la varistance à l'oxyde de zinc

Une varistance est un dispositif de protection limitant la tension. Avec le caractère non linéaire de la varistance, lorsqu'une surtension se produit entre les deux pôles de la varistance, la varistance peut bloquer la tension à une valeur de tension relativement fixe, ce qui permet de protéger le circuit suivant, donnant à la carte PCBA une certaine capacité d'autoprotection. Les principaux paramètres de la varistance sont: tension de la varistance, capacité de courant, capacité de jonction, temps de réponse, etc. le temps de réponse de la varistance est NS, plus rapide qu'un tube à décharge d'air et légèrement plus lent qu'un tube TVS. De manière générale, la vitesse de réponse d'une varistance utilisée pour la protection contre les surtensions d'un circuit électronique peut répondre aux exigences. La capacité de jonction d'une varistance est généralement de l'ordre de plusieurs centaines à plusieurs milliers de PF. Dans de nombreux cas, elle n'est pas adaptée à une application directe à la protection des lignes de signaux haute fréquence. Son application à la protection d'un circuit alternatif, en raison de sa grande capacité de jonction, augmente le courant de fuite et doit donc être pleinement prise en compte lors de la conception d'un circuit de protection. Le débit de la varistance est plus important, mais plus faible que celui du tube à décharge gazeuse. Les varistances sont utilisées en parallèle avec des équipements ou composants électriques protégés. Lorsqu'une surtension de foudre ou une surtension de fonctionnement transitoire vs apparaît dans le circuit, la varistance et les équipements et composants protégés sont soumis simultanément à vs. En raison de la rapidité de réponse de la varistance, elle présente rapidement d'excellentes propriétés de conductivité non linéaire en nanosecondes. A ce moment, la tension aux bornes de la varistance chute rapidement, bien en dessous de vs, ce qui rend la tension réelle tolérée sur l'équipement et les composants protégés bien en dessous de la surtension vs, afin de protéger l'équipement et les composants contre les surtensions.

2. Choix de la tension de varistance d'oxyde de zinc

En fonction de la tension d'alimentation protégée, la tension v1ma de la varistance au courant spécifié est choisie. Les principes généraux de sélection sont:

Pour circuit DC: v1maâ ¥ 2.0vdc

Pour les circuits AC: v1maâ ¥ 2.2v valeur effective

En particulier, il est indiqué que le critère de sélection de la tension de varistance doit être supérieur à la tension d'alimentation. Tout en pouvant protéger le dispositif, les varistances à haute tension doivent être choisies autant que possible, ce qui permet non seulement de protéger le dispositif, mais également d'améliorer la durée de vie de la varistance. Par example, la résistance en tension du dispositif protégé est VDC = 550vdc et la tension de fonctionnement du dispositif est V = 300VDC, il faut donc choisir une varistance avec une tension de 470v, la plage de tension de la varistance est (423 - 517) et l'erreur négative de tension de la varistance est 470 - 47 = 423vdc, supérieure à la tension d'alimentation de 300vac du dispositif, Et l'erreur positive est 470 + 47 = 517 VDC, ce qui est inférieur à la tension tolérée de 550 VDC du dispositif. Il faut également noter que:

1) La tension de fonctionnement continue ne doit pas dépasser la valeur admissible lorsque la tension fluctue, sinon elle raccourcira la durée de vie de la varistance;

2) lors de l'utilisation d'une varistance entre la ligne d'alimentation et la terre, la tension entre la ligne et la terre augmente parfois en raison d'une mauvaise mise à la terre, de sorte que la tension nominale est généralement utilisée plus élevée que la varistance utilisée entre les lignes.

3. Choix du trafic

En général, le débit donné par le produit est la valeur du courant que le produit peut supporter lorsqu'il est testé par impulsions en fonction de la forme d'onde, du nombre de chocs et du temps de Gap donnés par les normes du produit. Le nombre d'impacts qu'un produit peut supporter est fonction de la forme d'onde, de l'amplitude et du temps de Gap. Lorsque l'amplitude de la forme d'onde de courant diminue de 50%, le nombre de chocs peut être doublé. Ainsi, dans une application pratique, le courant de surtension absorbé par la varistance doit être inférieur au flux du produit fr4 PCB.