För företag som väljer att ta undantag från Pb enligt Europeiska unionens RoHS-direktiv och fortsätter att tillverka tenn-bly (Sn-Pb) elektroniska produkter, det finns en växande oro över bristen på Sn-Pb-kulnätuppsättning (BGA) komponenter. Många företag är tvungna att använda det Pb-fria Sn-Ag-Cu (SÄCK) BGA-komponenter i en Sn-Pb-process, för vilka monteringsprocessen och lödförbandets tillförlitlighet ännu inte har karaktäriserats fullt ut.
En noggrann experimentell undersökning genomfördes för att utvärdera tillförlitligheten hos lödfogar av SAC BGA-komponenter bildade med Sn-Pb-lödpasta. Denna utvärdering undersökte specifikt effekterna av förpackningsstorleken, lödkulvolym, tryckt kretskort (PCB) ytfinish, tid över likvidus och topptemperatur på grund av tillförlitlighet. Fyra olika BGA-paketstorlekar (som sträcker sig från 8 till 45 mm2) valdes med kula-till-kula tonhöjdsstorlek från 0,5 mm till 1,27 mm. Två olika PCB-ytbehandlingar användes: elektriskt nickel nedsänkningsguld (HÅLLA MED) och konserveringsmedel för organisk lödbarhet (OSP) på koppar.
Fyra olika profiler utvecklades med de maximala topptemperaturerna 210oC och 215oC och tiden över likvidus sträckte sig från 60 till 120 sekunder med Sn-Pb-klistra in. En profil skapades för en blyfri kontroll. En summa av 60 brädor monterades. Några av brädorna utsattes för en sammansatt analys medan andra utsattes för en accelererad termisk cykling (ATC) testa i temperaturintervallet -40oC till 125oC under maximalt 3500 cykler i enlighet med IPC 9701A-standarden.
Weibull-tomter skapades och felanalys utfördes. Analys av sammansatta lödfogar avslöjade att det under en tid över likviditeten av 120 sekunder och lägre, blandningsgraden mellan BGA SAC-kullegeringen och Sn-Pb-lödpasta var mindre än 100 procent för paket med en bollstigning på 0,8 mm eller mer. Beroende på förpackningsstorlek, den maximala återflödestemperaturen observerades ha en signifikant inverkan på lödfogens mikrostrukturella homogenitet.
Påverkan av parametrar för återflödesprocess på lödfogens tillförlitlighet manifesterades tydligt i Weibull-tomterna. Denna uppsats ger en diskussion om effekterna av olika profiler’ egenskaper på graden av blandning mellan SAC och Sn-Pb lödlegeringar och tillhörande termisk cyklisk utmattningsprestanda….