Помимо непосредственного производства светотехнической продукции наша компания сосредотачивает часть своих ресурсов на изучение различных исследований, а также проводит свои собственные испытания и тесты, направленные на повышение качества выпускаемой продукции, а также ее долговечности. Даже небольшие изменения в технологии производства могут значительным образом повлиять на работоспособность конечного продукта. О некоторых нюансах в технологии производства светодиодных светильников мы хотели бы рассказать.

Кроме производства светильников наша компания осуществляет также обслуживание и ремонт вышедших из строя светодиодных светильников как собственного производства, так и светильников других производителей. При ремонте светильников одного из отечественных производителей мы столкнулись с проблемой отвалившихся от платы светодиодов. Они просто болтались в корпусе светильника. При этом тест показал, что они абсолютно работоспособные. Наши специалисты задались вопросом, что могло повлиять на отрыв светодиодов от плат? Первое, что по логике может спровоцировать такой казус – это качество изготовления печатных плат, качество материала в месте контакта токопроводящего слоя и контактов светодиода, а также качество материалов, используемых при пайке в месте контакта. Далее мы наткнулись на эксперимент по изучению надежности паяльных соединений светодиодов, проведенный сотрудниками «Айтекс Компонент».

В ходе эксперимента проводилось искусственное состаривание светодиодных плат от известных производителей путем термоциклирования, которое ускоряет процессы деградации материалов, диффузии и окисления. Исследуемые платы были подвергнуты 30-минутным циклам термоциклирования при температурах от -65 до +105°С.


 

                
Из-за различия коэффициентов теплового расширения печатной платы и компонентов при перепаде температур возникают механические напряжения, циклическое повторение которых вызывает образование усталостных трещин, рост которых может вызвать прерывание контакта. Кроме того, воздействие повышенных температур увеличивает скорость роста интерметаллических слоев, образующихся из-за взаимного растворения металлов на границе соприкосновения, что негативно сказывается на механической прочности паяного соединения вследствие образования пор Киркендалла и появления механических напряжений по причине изменения молярного объема, и может способствовать его окислению.
        
Вследствие большой площади контакта светодиодов с платой термоциклирование до отказа не представляется целесообразным, поэтому было проведено 1000 циклов для оценки скорости роста интерметаллических слоев и появления усталостных дефектов в галтели припоя.


Что выяснилось? – Не все паяльные пасты и припои одинаково полезны.

С помощью рентгенографирования стало хорошо видно зарождение трещин в местах наибольшего механического напряжения, а именно вдоль интерметаллических слоев (чаще у подложки, чем у компонента – из-за соприкосновения с паяльной маской), и в толще галтели под углом примерно 45°.


   

Т.е. при использовании различных паяльных паст и сплавов качество паяльных соединений может значительно отличаться друг от друга. А при совпадении определенных составов вплоть до полного отрыва SMD компонентов от плат в местах пайки. Что и произошло в вышеописанном случае с ремонтными светильниками. В данном исследовании было проведено сравнение устойчивости паяных соединений осветительных светодиодов к термоциклированию. Были исследованы серийно выпускаемые платы от отечественного производства с использованием свинецсодержащих и бессвинцовых паяльных паст и различных финишных покрытий. Была отмечена зависимость начальной толщины интерметаллического слоя от верхней температуры профиля оплавления.
Ознакомившись с результатами данного эксперимента, наши специалисты скорректировали весь процесс пайки светодиодов, проверили тип используемой на производстве паяльной пасты, а также трафареты и рисунки паяльных масок. Все это позволило сделать светодиодные светильники от нашей компании еще качественнее и надежнее, что обеспечивает их высокую рентабельность и выгодность их применения.

© По материалам исследований ООО "Айтекс Компонент", Андрея Черняка и Виталия Щекина.