Juotosmateriaalien Cu tulee pääasiassa piirilevyjen ja komponenttien pinnoittamisesta

Juotosmateriaalien Cu tulee pääasiassa piirilevyjen ja komponenttien pinnoittamisesta

Lyijy saastuminen

RoHS-direktiivi edellyttää, että Pb-pitoisuus on alle {{0}},1 %, ja Pb:n läsnäolo aiheuttaa yleensä raerajojen hajoamista, mikä johtaa halkeiluihin tai matalan lämpötilan vaiheen hajoamiseen, mikä johtaa delaminaatioon. Johtuen juotosliitosten koostumusmateriaalien merkittävästä lämpölaajenemiserosta, kun pitoisuus ylittää 0,5 %, se halkeilee tai kuoriutuu helposti ylikuumenemisväsymisen vuoksi, mikä heikentää luotettavuutta huomattavasti, kuten taulukosta 3 näkyy. Kuoriutumisilmiö on eniten vakava, kun pitoisuus on suurempi kuin 1 % (2-5%), kuten kuvassa 4 näkyy.

Lyijyttömän juotteen Pb-pitoisuus on yleensä välillä 0.02–0,05 %. Kun juote on vuorovaikutuksessa Cu:n kanssa rajapinnassa, lujuus laskee hitaasti vanhenemisprosessin aikana pienen Pb-määrän tukkeutumisen vuoksi. Mutta kun Bi esiintyy rinnakkain, se muodostaa matalan sulamispisteen vaiheen tai segregaation, mikä vähentää huomattavasti leikkauslujuutta. Kuvassa 5 esitetään SnBi-juoteliitoksen pinnan luotettavuus ja huono suorituskyky Pb-kontaminaatiosta johtuvan lämpösyklin jälkeen.

3.2 Bi:n saastuminen

Kun Bi:n pitoisuus on alueella {{0}}%, segregaatiota tapahtuu jäähdytysprosessin aikana, johon liittyy dendriittikiteiden muodostumista, ja segregaatiota esiintyy useiden mikrometriä. Pb saostuu juotosliitoksen lopullisessa jäähtymispisteessä, jolloin hitsauslujuus heikkenee, ja Pb-pitoisuuden kasvaessa lämpösyklin käyttöikä lyhenee suuresti, mikä vaikuttaa juotosliitoksen luotettavuuteen. Jos diffuusio kiinteässä faasissa ja diffuusio nestefaasissa voidaan jättää huomiotta, eutektinen koostumus voidaan laskea Scheilin kaavalla. Sn2Bi:n eutektinen koostumus lopullisessa jähmettymisalueessa on noin 0,5 % ja Sn5Bi:n noin 2 %. Ihanteellisen rajapinnan saavuttamiseksi suoritetaan usein nopeaa jäähdytystä erottelun vähentämiseksi, jolloin Bi jakautuu tasaisesti ja sillä on rooli faasirakenteen hienossa vahvistamisessa. Joskus Zn:ää lisätään myös estämään muodostuneen CuZn-yhdistekerroksen ja erotetun Bi:n välistä vuorovaikutusta, mikä säätelee IMC:n paksuutta.

3.3 Kuparin saastuminen

Juotosmateriaalien Cu tulee pääasiassa piirilevyjen ja komponenttien pinnoittamisesta. SAC-lejeeringillä on taipumus liuottaa kuparia nopeudella, joka on 1,5 kertaa SnCu-lejeeringin, 2 kertaa SnPb-lejeeringin ja 3,5 kertaa SnCuNi-lejeeringin nopeudella. SnCu-juotetta käytettäessä on kiinnitettävä erityistä huomiota Cu-pitoisuuteen. SnCu-lejeeringin faasidiagrammista voidaan nähdä, että kun Cu-koostumus muuttuu 0,2 %, sulamispiste kohoaa 6 astetta; Kun koostumus muuttuu 0,25 %, muodostuu Cu6Sn5-kiteitä; Kun koostumus muuttuu 0,3 %, on ilmeisiä siltausvirheitä, jotka on puhdistettava; Kun koostumus muuttuu 1 % ja sulamispiste nousee 25 astetta, juotosmateriaali on vaihdettava. Cu6Sn5-yhdistettä ei voida poistaa perinteisellä "ominaispainoisella kuparinpoistomenetelmällä" (188 astetta /8h), joten liialliset Cu-alkuaineet voidaan ratkaista laimentamalla ja korvaamalla. Laimennettaessa SnCu-lejeeringiin voidaan lisätä No.1 tinaa (puhtaus 99,95 %) ja SAC-lejeeringiin voidaan lisätä SnAg-seosta sopiva määrä

Niiden joukossa G1 edustaa tinakylvyssä jäljellä olevan saastuneen juotteen massaa; G2 on lisätyn tinan nro 1 määrä; R on tinapitoisuus alkuperäisessä juotosmateriaalissa (SAC305 on 96,5); M edustaa tinapitoisuutta saastuneessa juotteessa.

Käytäntö on osoittanut, että koska laimentamisen aikana on poistettava lähes puolet tinamäärästä, sitä ei yleensä suositella käytettäväksi.

Www.superbheater.com