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, tijd boven liquidus en piektemperatuur op betrouwbaarheid. Vier verschillende BGA-verpakkingsgroottes (variërend van 8 naar 45 mm2) werden geselecteerd met een bal-tot-bal pitchgrootte variërend van 0,5 mm tot 1,27 mm. Er werden twee verschillende PCB-afwerkingen gebruikt: stroomloos nikkel-immersie goud (MEE EENS ZIJN) en organisch conserveermiddel voor soldeerbaarheid (OSP) op koper.
Er zijn vier verschillende profielen ontwikkeld met maximale piektemperaturen van 210oC en 215oC en tijd boven liquidus variërend van 60 naar 120 seconden met behulp van Sn-Pb-pasta. Er is één profiel gegenereerd voor een loodvrije controle. Een totaal van 60 planken werden gemonteerd. Sommige platen werden onderworpen aan een as-assemble-analyse, terwijl andere werden onderworpen aan een versnelde thermische cyclus (ATC) test in het temperatuurbereik van -40oC tot 125oC gedurende maximaal 3500 cycli in overeenstemming met de IPC 9701A-standaard.
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….