Wpływ profilu lutowania bezołowiowego i powłoki lutownej płytek na powstawanie pustych przestrzeni wewnątrz połączeń lutowanych

• Autorzy: Kozioł G.

Warianty tytułu

EN

The influence of lead-free reflow profiling and PWB surface finishes on solder joints voids

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W technologii bezołowiowego lutowania obserwuje się nasilenie zjawiska powstawania pustych przestrzeni w połączeniach lutowanych. Liczba, wielkość i umiejscowienie pustych przestrzeni może w istotny sposób wpływać na jakość połączeń lutowanych, zwłaszcza połączeń podzespołów BGA i CSP. Powstawanie pustych przestrzeni w połączeniu lutowanym jest zwykle przypisywane pułapkowaniu części lotnych z pasty lutowniczej lub z innych materiałów, takich jak płytka drukowana(powłoka lutowna, maska przeciwlutowa) lub metalizacji wyprowadzeń podzespołów. W przypadku bezołowiowych past mogą to być pary rozpuszcza­ników, pary wodnej lub gazy powstające z rozkładu produktów reakcji chemicznych aktywatora topnika podczas procesu lutowania. Ilość i rozmiar pustych przestrzeni w dużej mierze zależy od właściwości reologicznych pasty, proszku lutowniczego i rodzaju topnika w paście, ale też od rodzaju lutownej powłoki zabezpieczającej na płytce drukowanej, jaki i od charakterystyki temperaturowo-czasowej procesu lutowania. Artykuł prezentuje wyniki badań powstawania pustych przestrzeni w odniesieniu do warunków procesu lutowania i rodzaju lutownej powłoki zabezpieczającej płytki. Jakość połączeń lutowanych określano na podstawie kontroli rentgenowskiej, oceny zgładów metalograficznych oraz pomiarów siły ścinania podzespołów.

EN

Implementation of lead-free reflow soldering aggravates some problems with quality and reliability of solder joints. One of the issues is formation of voids that are usually generated by trapped gas within solder joints when solder is at molten state. The outgassing substance is generally produced by the evaporation of the solvent in the solder paste and the rheological additives in the solder paste that may evaporate in the heating process during reflow. The outgassing substance may also be generated by the metallization of the substrate, component or the solder powder surface during the fluxing reaction in the reflow process. The effect of voids on the reliability of solder joint may depend not only on the size, but also on frequency and location. This paper presents results from a study of formation of voids with regards to reflow process and PCB surface finishes. Detection of voids was done by cross-sectional analysis. Shear strength measurements of chip capacitor were also carried out.

Słowa kluczowe

PL

puste przestrzenie; bezołowiowe połączenie lutowane; bezołowiowe powłoki lutownicze

EN

voids; reflow process; surface finishing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 49, nr 12
• Strony: 109--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kozioł G.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

Bibliografia

• [1] PN-EN 61192-2:2006, Wymagania dotyczące jakości wykonania zespołów elektronicznych lutowanych - Część 2: Zespoły wykonane techniką montażu powierzchniowego.
• [2] IPC-A-610 Acceptability of Electronic Assemblies. Revision D, 2005.
• [3] Wickham M., Voiding: Occurrence and reliability issues with lead-free, http://www.leadfreemagazine.com/pages/pdf/voiding.pdf
• [4] Bernard D., Bryant K.: Does PCB pad finish affect voiding levels in lead-free assemblies. http://www.dage.de/download/semi/papers/pad_finish_paper_smta_2004.pdf
• [5] Yunus M., Srihari K., Pitarresi J. M., Primavera A.: Effect of voids on the reliability of BGA/CSP solder joints. Microelectronics Reliability, 43 (12), pp. 2078, 2003.
• [6] Aspandiar R.: Voids in solder joints, 21th 2005 SMTA Northwest Chapter Meeting. 2005.
• [7] Bryant K.: Investigation voids, Circuit Assembly. 15 (6), pp. 18-20, 2004.
• [8] Shangguan D.: Voids in solder joints, Global SMT & Packaging. wrzesień 2005, s. 47, 2005.
• [9] Bukat K., Hackiewicz H.: Lutowanie bezołowiowe. BTC, Warszawa 2007.
• [10] Standard IEC 60068-2-21 Environmental Testing - PART 2-21: Robustness of Terminations and Integral Mounting Devices (1999).
• [11] www.ko-ki.co.jp
• [12] Walsh D., Milad G., Gudeczauskas D.: EING and ImAg finishes with Pb- free paste, Circiut Assembly, 17 (4), 2006, pp. 54.
• [13] Liu Y., Manning W., Huang B., Lee N.: A model study of profiling for voiding control at lead- free reflow soldering, http://www.indium.com/pbfree/documents/techpapers/Profiling.pdf
• [14] Vandevelde B.: Leadfeee Solder joint Reliability Estimation by Finite Element Modelling: Advantages, Challenges and Limitations. Proc. IPC/JEDEC 7th Int. Lead-Free Conf., Frankfurt, Germany, October 2004.