Pour les entreprises qui choisissent de bénéficier de l'exemption sans plomb en vertu de la directive RoHS de l'Union européenne et continuent à fabriquer de l'étain-plomb (Sn-Pb) produits électroniques, il y a une préoccupation croissante concernant le manque de réseau de grilles à billes Sn-Pb (BGA) Composants. De nombreuses entreprises sont obligées d'utiliser le Sn-Ag-Cu sans plomb (SAC) Composants BGA dans un processus Sn-Pb, pour lesquels le processus d'assemblage et la fiabilité des soudures n'ont pas encore été complètement caractérisés.
Une enquête expérimentale minutieuse a été entreprise pour évaluer la fiabilité des joints de soudure des composants SAC BGA formés à l'aide de pâte à souder Sn-Pb. Cette évaluation a spécifiquement examiné l'impact de la taille de l'emballage, volume de billes de soudure, circuit imprimé (PCB) finition de surface, temps au-dessus du liquidus et température de pointe sur la fiabilité. Quatre tailles d'emballage BGA différentes (allant de 8 à 45 mm2) ont été sélectionnés avec une taille de pas de balle à balle allant de 0,5 mm à 1,27 mm. Deux finitions PCB différentes ont été utilisées: or par immersion au nickel autocatalytique (SE METTRE D'ACCORD) et conservateur organique de soudabilité (OSP) sur cuivre.
Quatre profils différents ont été développés avec des températures maximales de pointe de 210oC et 215oC et un temps au-dessus du liquidus allant de 60 à 120 secondes en utilisant la pâte Sn-Pb. Un profil a été généré pour un contrôle sans plomb. Un total de 60 les planches ont été assemblées. Certaines des planches ont été soumises à une analyse d'assemblage tandis que d'autres ont été soumises à un cyclage thermique accéléré (ATC) test dans la plage de température de -40oC à 125oC pour un maximum de 3500 cycles selon la norme IPC 9701A.
Des tracés de Weibull ont été créés et une analyse de défaillance effectuée. L'analyse des joints de soudure tels qu'assemblés a révélé que pendant un certain temps au-dessus du liquidus de 120 secondes et moins, le degré de mélange entre l'alliage de billes BGA SAC et la pâte à souder Sn-Pb était inférieur à 100 pour cent pour les emballages avec un pas de bille de 0,8 mm ou plus. Selon la taille du colis, il a été observé que la température de refusion maximale a un impact significatif sur l'homogénéité microstructurale du joint de soudure.
L'influence des paramètres du processus de refusion sur la fiabilité des joints de soudure s'est clairement manifestée dans les tracés de Weibull. Cet article présente une discussion sur l'impact de divers profils’ caractéristiques sur le degré de mélange entre les alliages de soudure SAC et Sn-Pb et les performances de fatigue cyclique thermique associées….