Dành cho các công ty chọn áp dụng miễn trừ Pb theo Chỉ thị RoHS của Liên minh Châu Âu và tiếp tục sản xuất thiếc-chì (Sn-Pb) sản phẩm điện tử, mối lo ngại ngày càng tăng về việc thiếu mảng lưới bóng Sn-Pb (BGA) thành phần. Nhiều công ty buộc phải sử dụng Sn-Ag-Cu không chứa Pb (SẮC) Các thành phần BGA trong quy trình Sn-Pb, mà quy trình lắp ráp và độ tin cậy của mối hàn chưa được mô tả đầy đủ.
Một cuộc điều tra thử nghiệm cẩn thận đã được thực hiện để đánh giá độ tin cậy của các mối hàn của các thành phần SAC BGA được hình thành bằng cách sử dụng kem hàn Sn-Pb. Đánh giá này đặc biệt xem xét tác động của kích thước gói, khối lượng bóng hàn, bảng mạch in (PCB) bề mặt hoàn thiện, thời gian trên chất lỏng và nhiệt độ cao nhất về độ tin cậy. Bốn kích cỡ gói BGA khác nhau (từ 8 ĐẾN 45 mm2) được lựa chọn với kích thước sân bóng từ 0,5mm đến 1,27mm. Hai lớp hoàn thiện PCB khác nhau đã được sử dụng: vàng ngâm niken điện phân (ĐỒNG Ý) và chất bảo quản hàn hữu cơ (OSP) trên đồng.
Bốn cấu hình khác nhau đã được phát triển với nhiệt độ cao nhất tối đa là 210oC và 215oC và thời gian trên chất lỏng dao động từ 60 ĐẾN 120 giây sử dụng dán Sn-Pb. Một hồ sơ đã được tạo để kiểm soát không có chì. Tổng cộng 60 bảng đã được lắp ráp. Một số bảng được phân tích dưới dạng lắp ráp trong khi những bảng khác được phân tích theo chu kỳ nhiệt tăng tốc (ATC) thử nghiệm trong khoảng nhiệt độ từ -40oC đến 125oC trong thời gian tối đa 3500 chu kỳ theo tiêu chuẩn IPC 9701A.
Các sơ đồ Weibull đã được tạo và thực hiện phân tích lỗi. Phân tích các mối hàn được lắp ráp cho thấy rằng trong một thời gian trên chất lỏng 120 giây trở xuống, mức độ trộn lẫn giữa hợp kim bi BGA SAC và kem hàn Sn-Pb nhỏ hơn 100 phần trăm đối với gói hàng có bước bóng từ 0,8mm trở lên. Tùy thuộc vào kích thước gói, nhiệt độ nóng chảy lại cao nhất được quan sát thấy có tác động đáng kể đến tính đồng nhất về cấu trúc vi mô của mối hàn.
Ảnh hưởng của các tham số quá trình hàn lại đến độ tin cậy của mối hàn được thể hiện rõ ràng trong đồ thị Weibull. Bài viết này cung cấp một cuộc thảo luận về tác động của các hồ sơ khác nhau’ đặc điểm về mức độ trộn lẫn giữa hợp kim hàn SAC và Sn-Pb và hiệu suất mỏi theo chu kỳ nhiệt liên quan….