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, time above liquidus and peak temperature on reliability. Four different BGA package sizes (ranging from 8 A 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 A 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.
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….