Whisker growth in Tin alloys on glass-epoxy laminate studied by scanning ion microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy

• Autorzy: Czerwiński A. , Skwarek A. , Płuska M. , Ratajczak J. , Witek K.

Warianty tytułu

Badanie wzrostu wiskerów w stopach cyny na laminacie szklano-epoksydowym z użyciem skaningowej mikroskopii jonowej i dyspersyjnej spektroskopii rentgenowskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Tin-rich solders are widely applied in the electronic industry in the majority of modern printed circuit boards (PCBs). Because the use of lead-tin solders has been banned in the European Union since 2006, the problem of the bridging of adjacent conductors due to tin whisker growth (limited before by the addition of Pb) has been reborn. In this study tin alloys soldered on glass-epoxy laminate (typically used for PCBs) are considered. Scanning ion microscopy with Focused Ion Beam (FIB) system and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDXS) were used to determine correlations between spatial non-uniformities of the glass-epoxy laminate, the distribution of intermetallic compounds and whisker growth.

PL

Bezołowiowe stopy lutownicze o wysokiej zawartości cyny są szeroko stosowane w przemyśle elektronicznym we współczesnych obwodach drukowanych (PCB). Stosowanie ołowiu w tych stopach jest od 2006 roku zakazane w Unii Europejskiej, co odnowiło problem wzrostu wiskerów cynowych poprzednio ograniczonego dodatkiem Pb. Wiskery zagrażają niezawodności układów elektronicznych, m.in. z powodu wprowadzanych zwarć. Praca dotyczy wzrostu wiskerów na powierzchni lutów naniesionych na najczęściej stosowany laminat szklano-epoksydowy. W oparciu o wyniki skaningowej mikroskopii jonowej (wykorzystujacej zogniskowana wiązkę jonów) i spektroskopii dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego określono związek pomiędzy przestrzennymi niejednorodnościami laminatu szklano-epoksydowego, rozkładu wytrąceń międzymetalicznych i wzrostu wiskerów.

Słowa kluczowe

EN

tin whiskers; tin-rich lead-free solders; intermetallic compounds (IMCs)

PL

wiskery cynowe; bezołowiowy stop lutowniczy o wysokiej zawartości cyny; związki międzymetaliczne (IMC)

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 413--417
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz, rys.

Twórcy

autor

Czerwiński A.

• Institute of Electron Technology, al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw, Poland

autor

Skwarek A.

• Institute of Electron Technology, Krakow Division, Zablocie 39, 30-701 Krakow, Poland

autor

Płuska M.

• Institute of Electron Technology, al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw, Poland

autor

Ratajczak J.

• Institute of Electron Technology, al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw, Poland

autor

Witek K.

• Institute of Electron Technology, Krakow Division, Zablocie 39, 30-701 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] D. Pinsky, M. Osterman, S. Ganesan, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies 27, 427 (2004).
• [2] G. T. Galyon, IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 28, 94 (2005).
• [3] G. T. Galyon, L. Palmer, IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 28, 17 (2005).
• [4] C. Xu, Y. Zhang, C. Fan, J. A. Abys, IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 28, 31 (2005).
• [5] J. Smetana, IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 30, 11 (2007).
• [6] J. Cheng, S. Chen, P. T. Vianco, J. C. M. Li, Journal of Applied Physics 107, 074902 (2010).
• [7] B. D. Dunn, A laboratory study of tin whisker growth, ISSN 0379 4067, European Space Agency (1987), http://nepp.nasa.gov/whisker/reference/techpapers/dunn1987-alab-study-of-tin-whisker-growth.pdf
• [8] J. Cheng, F. Yang, P. T. Vianco, B. Zhang, J. C. M. Li, Journal of Electronic Materials 40, 2069 (2011).
• [9] X. C. Tong, Advanced Materials for Thermal Management of Electronic Packaging (Springer Series in Advanced Microelectronics) Schaumburg 2011.
• [10] R. Schetty, Circuit World 27, 17 (2001).
• [11] R. Sanapala, Characterization of FR-4 Printed Circuit Board Laminates Before and After Exposure to Lead-free Soldering Conditions, ProQuest LLC, Ann Arbor, 2008.
• [12] A. Skwarek, M. Pluska, A. Czerwinski, K. Witek, Materials Science and Engineering B177, 1286 (2012).
• [13] N. Vo, M. Kwoka, P. Bush, IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 28, 3 (2005).
• [14] J. Orloff, M. Utlaut, L. Swanson, High Resolution Focused Ion Beam: FIB and Its Applications, Kluwer Academic/ Plenum Press, New York 2003.
• [15] L. A. Giannuzzi, F. A. Stevie, Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, Springer, New York 2005.
• [16] S. W. Liang, C. Chen, J. K. Han, L. Xu, K. N. Tu, Y.-S. Lai, Journal of Applied Physics 107, 093715 (2010).
• [17] S. Choi, K. N. Subramanian, J. P. Lucas, T. R. Bieler, T. R., Journal of Electronic Materials 29, 1249 (2000).
• [18] G. T. T. Sheng, C. F. Hu, W. J. Choi, K. N. Tu, Y.Y. Bong, L. Nguyen, Journal of Applied Physics 92, 64 (2002).
• [19] K. N. Tu, J. C. M. Li, Materials Science and Engineering A 409, 131 (2005).
• [20] C.-F. Yu, C.-M. Chan, K.-C. Hsieh, Microelectronics Reliability 50, 1146 (2010).