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, time above liquidus and peak temperature on reliability. Four different BGA package sizes (ranging from 8 ถึง 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 ถึง 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.
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….