Voor bedrijven die ervoor kiezen om de Pb-vrije vrijstelling onder de RoHS-richtlijn van de Europese Unie te aanvaarden en tin-lood blijven produceren (Sn-Pb) elektronische producten, er is een groeiende bezorgdheid over het ontbreken van een Sn-Pb-kogelroosterarray (BGA) componenten. Veel bedrijven zijn genoodzaakt het Pb-vrije Sn-Ag-Cu te gebruiken (SAC) BGA-componenten in een Sn-Pb-proces, waarvoor het assemblageproces en de betrouwbaarheid van de soldeerverbinding nog niet volledig zijn gekarakteriseerd.
Er werd een zorgvuldig experimenteel onderzoek uitgevoerd om de betrouwbaarheid van soldeerverbindingen van SAC BGA-componenten gevormd met behulp van Sn-Pb-soldeerpasta te evalueren. Bij deze evaluatie is specifiek gekeken naar de impact van de pakketgrootte, volume soldeerbal, banner thuis (banner thuis) oppervlakteafwerking, time above liquidus and peak temperature on reliability. Four different BGA package sizes (ranging from 8 naar 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 naar 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.
Er werden Weibull-plots gemaakt en er werd een foutanalyse uitgevoerd. Analyse van as-assembleerde soldeerverbindingen onthulde dat gedurende een tijd boven liquidus van 120 seconden en lager, de mate van menging tussen de BGA SAC-kogellegering en de Sn-Pb-soldeerpasta was minder dan 100 procent voor pakketten met een kogelsteek van 0,8 mm of groter. Afhankelijk van pakketgrootte, Er werd waargenomen dat de piek-reflow-temperatuur een significante invloed had op de microstructurele homogeniteit van de soldeerverbinding.
De invloed van reflow-procesparameters op de betrouwbaarheid van de soldeerverbinding kwam duidelijk tot uiting in de Weibull-grafieken. In dit artikel wordt de impact van verschillende profielen besproken’ kenmerken van de mate van vermenging tussen SAC- en Sn-Pb-soldeerlegeringen en de bijbehorende thermische cyclische vermoeidheidsprestaties….