สำหรับบริษัทที่เลือกรับการยกเว้นปลอดสาร Pb ภายใต้ข้อกำหนด RoHS ของสหภาพยุโรป และยังคงผลิตตะกั่วดีบุกต่อไป (Sn-Pb) ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์, มีความกังวลเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการไม่มีอาร์เรย์กริดบอล Sn-Pb (บีจีเอ) ส่วนประกอบ. บริษัทหลายแห่งถูกบังคับให้ใช้ Sn-Ag-Cu ที่ปราศจาก Pb (ตร) ส่วนประกอบ BGA ในกระบวนการ Sn-Pb, ซึ่งกระบวนการประกอบและความน่าเชื่อถือของรอยประสานยังไม่ได้รับการระบุอย่างสมบูรณ์.
มีการตรวจสอบเชิงทดลองอย่างรอบคอบเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรีของส่วนประกอบ SAC BGA ที่เกิดขึ้นโดยใช้สารบัดกรี Sn-Pb. การประเมินนี้พิจารณาถึงผลกระทบของขนาดบรรจุภัณฑ์โดยเฉพาะ, ปริมาณลูกประสาน, แผงวงจรพิมพ์ (PCB) การตกแต่งพื้นผิว, เวลาเหนือของเหลวและอุณหภูมิสูงสุดบนความน่าเชื่อถือ. สี่ขนาดแพ็คเกจ BGA ที่แตกต่างกัน (ตั้งแต่ 8 ถึง 45 มม.2) ถูกเลือกด้วยขนาดระยะพิทซ์แบบบอลต่อบอลตั้งแต่ 0.5 มม. ถึง 1.27 มม. มีการใช้การเคลือบ PCB ที่แตกต่างกันสองแบบ: ทองคำแช่นิเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (เห็นด้วย) และสารกันบูดประสานอินทรีย์ (สสส) บนทองแดง.
โปรไฟล์ที่แตกต่างกันสี่แบบได้รับการพัฒนาโดยมีอุณหภูมิสูงสุดสูงสุดที่ 210oC และ 215oC และเวลาที่สูงกว่าของเหลวคือตั้งแต่ 60 ถึง 120 วินาทีโดยใช้ Sn-Pb paste. มีการสร้างโปรไฟล์หนึ่งรายการเพื่อการควบคุมแบบไร้สารตะกั่ว. รวมของ 60 ประกอบบอร์ดแล้ว. แผงบางส่วนได้รับการวิเคราะห์แบบประกอบ ในขณะที่แผงอื่นๆ ถูกผ่านวงจรความร้อนแบบเร่ง (เอทีซี) ทดสอบในช่วงอุณหภูมิ -40oC ถึง 125oC สูงสุด 3500 รอบตามมาตรฐาน IPC 9701A.
มีการสร้างแปลง Weibull และดำเนินการวิเคราะห์ความล้มเหลว. การวิเคราะห์ข้อต่อประสานที่ประกอบเข้าด้วยกันพบว่าในช่วงเวลาที่สูงกว่าของเหลวของ 120 วินาทีและต่ำกว่า, ระดับการผสมระหว่างบอลอัลลอยด์ BGA SAC และสารบัดกรี Sn-Pb น้อยกว่า 100 เปอร์เซ็นต์สำหรับบรรจุภัณฑ์ที่มีระยะพิทช์ลูกบอล 0.8 มม. ขึ้นไป. ขึ้นอยู่กับขนาดบรรจุภัณฑ์, อุณหภูมิการรีโฟลว์สูงสุดถูกสังเกตว่ามีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเป็นเนื้อเดียวกันของโครงสร้างจุลภาคของข้อต่อประสาน.
อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการรีโฟลว์ต่อความน่าเชื่อถือของรอยประสานนั้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในแปลง Weibull. บทความนี้นำเสนอการอภิปรายเกี่ยวกับผลกระทบของโปรไฟล์ต่างๆ’ ลักษณะเฉพาะในขอบเขตของการผสมระหว่างโลหะผสมบัดกรี SAC และ Sn-Pb และประสิทธิภาพความล้าของวงจรความร้อนที่เกี่ยวข้อง….