Za tvrtke koje odluče prihvatiti izuzeće bez Pb-a prema RoHS Direktivi Europske unije i nastave proizvoditi kositar-olovo (Sn-Pb) elektronički proizvodi, postoji sve veća zabrinutost zbog nedostatka Sn-Pb rešetkastog niza kuglica (BGA) komponente. Mnoge tvrtke su prisiljene koristiti Sn-Ag-Cu bez Pb-a (SAC) BGA komponente u Sn-Pb procesu, za koje postupak montaže i pouzdanost lemljenog spoja još nisu u potpunosti karakterizirani.
Provedeno je pažljivo eksperimentalno istraživanje kako bi se procijenila pouzdanost lemljenih spojeva SAC BGA komponenti formiranih korištenjem Sn-Pb paste za lemljenje. Ovo ocjenjivanje posebno je promatralo utjecaj veličine paketa, volumen kuglice za lemljenje, isprintana matična ploča (PCB) završna obrada površine, vrijeme iznad likvidusa i vršna temperatura na pouzdanost. Četiri različite veličine BGA paketa (u rasponu od 8 do 45 mm2) were selected with ball-to-ball pitch size ranging from 0.5mm to 1.27mm. Two different PCB finishes were used: electroless nickel immersion gold (ENIG) and organic solderability preservative (OSP) on copper.
Four different profiles were developed with the maximum peak temperatures of 210oC and 215oC and time above liquidus ranging from 60 do 120 seconds using Sn-Pb paste. One profile was generated for a lead-free control. A total of 60 boards were assembled. Some of the boards were subjected to an as assembled analysis while others were subjected to an accelerated thermal cycling (ATC) test in the temperature range of -40oC to 125oC for a maximum of 3500 cycles in accordance with IPC 9701A standard.
Weibull plots were created and failure analysis performed. Analysis of as-assembled solder joints revealed that for a time above liquidus of 120 sekundi i niže, stupanj miješanja između BGA SAC kuglične legure i Sn-Pb paste za lemljenje bio je manji od 100 postotak za pakete s kugličnim korakom od 0,8 mm ili većim. Ovisno o veličini pakiranja, Uočeno je da vršna temperatura reflowa ima značajan utjecaj na mikrostrukturnu homogenost lemljenog spoja.
Utjecaj parametara procesa reflow na pouzdanost lemljenih spojeva jasno se očitovao u Weibullovim dijagramima. Ovaj rad daje raspravu o utjecaju različitih profila’ značajke o stupnju miješanja između SAC i Sn-Pb lemnih legura i pridružene karakteristike toplinskog cikličkog zamora….