Per le aziende che scelgono di usufruire dell'esenzione senza piombo ai sensi della direttiva RoHS dell'Unione Europea e continuano a produrre stagno-piombo (Sn-Pb) prodotti elettronici, c'è una crescente preoccupazione per la mancanza di una matrice di griglie di sfere Sn-Pb (BGA) componenti. Molte aziende sono costrette a utilizzare Sn-Ag-Cu senza piombo (SAC) Componenti BGA in un processo Sn-Pb, per i quali il processo di assemblaggio e l'affidabilità del giunto di saldatura non sono stati ancora completamente caratterizzati.
È stata intrapresa un'attenta indagine sperimentale per valutare l'affidabilità dei giunti di saldatura dei componenti SAC BGA formati utilizzando pasta saldante Sn-Pb. Questa valutazione ha esaminato specificamente l'impatto delle dimensioni della confezione, volume della sfera di saldatura, scheda a circuito stampato (PCB) finitura superficiale, tempo sopra liquidus e temperatura di picco sull'affidabilità. Quattro diverse dimensioni del pacchetto BGA (che vanno da 8 A 45 mm2) sono stati selezionati con dimensioni del passo palla-palla comprese tra 0,5 mm e 1,27 mm. Sono state utilizzate due diverse finiture PCB: oro per immersione in nichel chimico (ESSERE D'ACCORDO) e conservante organico per la saldabilità (OSP) sul rame.
Sono stati sviluppati quattro diversi profili con temperature di picco massime di 210°C e 215°C e tempi al di sopra del liquidus che vanno da 60 A 120 secondi utilizzando la pasta Sn-Pb. È stato generato un profilo per un controllo senza piombo. Un totale di 60 sono state assemblate le tavole. Alcune schede sono state sottoposte ad un'analisi come assemblate mentre altre sono state sottoposte ad un ciclo termico accelerato (ATC) testare nell'intervallo di temperature da -40°C a 125°C per un massimo di 3500 cicli secondo lo standard IPC 9701A.
Sono stati creati grafici di Weibull ed eseguita l'analisi dei guasti. L'analisi dei giunti di saldatura assemblati ha rivelato che per un tempo superiore al liquidus di 120 secondi e inferiori, il grado di miscelazione tra la lega delle sfere BGA SAC e la pasta saldante Sn-Pb era inferiore a 100 percentuale per confezioni con passo della sfera pari o superiore a 0,8 mm. A seconda delle dimensioni del pacchetto, È stato osservato che la temperatura di picco di riflusso ha un impatto significativo sull'omogeneità microstrutturale del giunto di saldatura.
L'influenza dei parametri del processo di rifusione sull'affidabilità del giunto di saldatura è stata chiaramente manifestata nei grafici di Weibull. Questo documento fornisce una discussione sull’impatto di vari profili’ caratteristiche sull'entità della miscelazione tra le leghe di saldatura SAC e Sn-Pb e le prestazioni di fatica termica ciclica associate….