For virksomheder, der vælger at tage den Pb-fri undtagelse i henhold til Den Europæiske Unions RoHS-direktiv og fortsætter med at fremstille tin-bly (Sn-Pb) elektroniske produkter, der er en voksende bekymring over manglen på Sn-Pb kuglegitter (BGA) komponenter. Mange virksomheder er tvunget til at bruge den Pb-frie Sn-Ag-Cu (SAC) BGA-komponenter i en Sn-Pb-proces, for hvilke monteringsprocessen og loddeforbindelsens pålidelighed endnu ikke er fuldt karakteriseret.
En omhyggelig eksperimentel undersøgelse blev foretaget for at evaluere pålideligheden af loddeforbindelser af SAC BGA-komponenter dannet ved hjælp af Sn-Pb loddepasta. Denne evaluering så specifikt på virkningen af pakkestørrelse, loddekuglevolumen, printplade (PCB) overfladefinish, tid over likvidus og toptemperatur på pålidelighed. Fire forskellige BGA-pakkestørrelser (lige fra 8 til 45 mm2) blev udvalgt med bold-til-bold pitch størrelser fra 0,5 mm til 1,27 mm. Der blev brugt to forskellige PCB-finisher: strømløs nikkel nedsænket guld (ENIG) og organisk loddeevne konserveringsmiddel (OSP) på kobber.
Fire forskellige profiler blev udviklet med de maksimale spidstemperaturer på 210oC og 215oC og tid over likvidus fra 60 til 120 sekunder ved hjælp af Sn-Pb-pasta. En profil blev genereret til en blyfri kontrol. I alt 60 brædder blev samlet. Nogle af pladerne blev udsat for en som samlet analyse, mens andre blev udsat for en accelereret termisk cykling (ATC) test i temperaturområdet -40oC til 125oC i højst 3500 cyklusser i overensstemmelse med IPC 9701A standard.
Weibull-plot blev oprettet og fejlanalyse udført. Analyse af samlet loddesamlinger afslørede, at for en tid over liquidus af 120 sekunder og derunder, graden af blanding mellem BGA SAC kuglelegeringen og Sn-Pb loddepastaen var mindre end 100 procent for pakker med en kuglestigning på 0,8 mm eller mere. Afhængig af pakkestørrelse, peak reflow-temperaturen blev observeret at have en signifikant indflydelse på loddeforbindelsens mikrostrukturelle homogenitet.
Indflydelsen af reflow-procesparametre på loddeforbindelsens pålidelighed kom tydeligt til udtryk i Weibull-plotsene. Denne artikel giver en diskussion om virkningen af forskellige profiler’ karakteristika for omfanget af blanding mellem SAC og Sn-Pb loddelegeringer og den tilhørende termiske cykliske træthedsydelse….