close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

КП МИУИЭВС

код для вставкиСкачать
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования.
« Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Кафедра: Микроэлектроники.
Курсовой проект на тему
«Электроконтакты при бессвинцовой пайке».
Проверил: Титов А.Ю.
Выполнил: ст.гр. ЭТМО-44
Лобус Р.Е.
Москва 2012
Оглавление.
Перечень аббревиатур
3
I. Теоретическая часть
4
1. Введение
4
2. Общее понятие электроконтактов
4
3. Типы электроконтактов
5
4. Понятие процесса пайки
7
5. Припои и их особенности
9
6. Пайка по свинцовой и бессвинцовой
технологиям
12
7. Возможные дефекты
14
8. Внешний вид бессвинцовых соединений
21
9. Маркировка изделий
22
10. Заключение
23
Список использованной литературы
24
II. Практическая часть
25
III. Графическая часть
25
Перечень аббревиатур
PGA (Pin Grid Array) - корпус с матрицей выводов.
SAC (SnX AgY CuZ) - наиболее популярный Pb-free припой.
MSL (Moisture Sensitivity Level) – уровень чувствительности к влажности.
BGA (Ball Grid Array) - корпус PGA, в котором штырьковые контакты
заменены на шарики припоя.
RoHS (Restriction of Hazardous Substances) - директива, ограничивающая
содержание вредных веществ.
3
I. Теоретическая часть
1. Введение
Движение за полный запрет свинца в электронной аппаратуре набирает все
большую силу во всех промышленно развитых странах. Особую активность
проявляют правительственные и экологические организации Европейского Союза
и США.
Однако, отказ от свинцовых припоев и покрытий может привести к изменению
технологии пайки и инфраструктуры сборочных производств. Потребуется
корректировка режимов пайки и, как следствие, доработка технологического
оборудования. Потребуется проведение комплексных испытаний «бессвинцовых»
паяных
соединений
на
прочность,
надежность,
коррозийную
стойкость,
совместимость с материалами и покрытиями компонентов и печатных плат.
Потребуются новые флюсы и моющие жидкости и проведение всех необходимых
испытаний для подтверждения их эффективности.
Основными
экологической
причинами
перехода
безопасности)
к
являются
новому
более
типу
высокие
припоев
(помимо
эксплуатационные
характеристики таких припоев. Почти все бессвинцовые припои имеют меньшую
текучесть (смачиваемость), чем оловянно-свинцовые. Для улучшения текучести
применяются специальные составы флюсов. Характеристики шва бессвинцовых
припоев, возникающие при длительной эксплуатации также хуже, чем у припоев,
содержащих свинец. На данный момент, ни один из бессвинцовых припоев не
считается
полной
заменой
оловянно-свинцового
и
ведутся
дальнейшие
исследования по разработке бессвинцового припоя для полноценной замены
таковых.
2. Общее понятие электроконтактов
Электрический
электрический
приспособление,
контакт
ток
-
материалов,
обеспечивающее
поверхность
соприкосновения
обладающая
такое
проводящих
электропроводностью,
соприкосновение
(соединение).
или
В
зависимости от природы соприкасающихся материалов различают электрические
4
контакты типа проводник - проводник (механические контакты), проводник полупроводник и полупроводник - полупроводник.
Надежность работы электро- и радиотехнических устройств и, в частности,
электрических
контактов
-
это
свойство
сохранять
непрерывную
работоспособность со стабильностью не ниже разрешенной техническими
условиями. Иначе, надежность - это безотказность в работе. Надежность
электрического контакта определяется как вероятность Р выполнения им основной
задачи, например замыкания какой-то цепи в течение заданного времени.
Надежность контактов при их работе не гарантируется полностью; возможны
отказы,
вызываемые
тепловыми,
химическими
электрическими
(образование
(перегрев
и
непроводящих
разрушение)
и
пленок),
механическими
(разрушение) причинами [1].
Возможные отказы в работе электрических контактов трудно прогнозировать.
Как правило, они относятся к случайным явлениям. К внезапному отказу в работе
могут привести количественные и качественные изменения как внутри контактной
пары, так и вне ее (коррозия, эрозия, чрезмерное увеличение тока или температуры,
удары, толчки, вибрация).
3.Типы электроконтактов
Прочность, герметичность, электропроводность и другие свойства паяных
соединений в значительной мере зависят от правильного выбора конструкции шва.
Все бесчисленное множество встречающихся в практике типов швов можно
разделить на две основные группы: соединения встык и соединения внахлестку;
остальные
типы
паяных
соединений
являются
обычно
разнообразными
комбинациями этих двух. Например, плоские элементы могут быть соединены
внахлестку (рисунок 1,а), ступенчатым (рисунок 1,б), гребенчатым (рисунок 1,в),
косостыковым (рисунок 1,г), стыковым (рисунок 1,д) и тавровым (рисунок 1,е)
соединениями.
5
Рисунок 1. Типы паяных соединений
Простые соединения встык могут применяться только в том случае, если от них
не требуется особой прочности и гермитичности. Механическая прочность припоя
(особенно мягкого) обычно бывает ниже прочности соединяемого металла, для
того чтобы обеспечить равнопрочность паяного изделия, прибегают к увеличению
площади спая путем косого среза или ступенчатого шва; весьма часто с этой целью
применяется комбинация стыкового соединения с нахлесткой.
Если паяное изделие является проводником электрического тока, конструкция
шва должна быть такой, чтобы он не служил дополнительным сопротивлением. В
этом случае желателен шов с как можно большей поверхностью спая [1].
Криволинейные
поверхности
соединяют
между собой
и
с
плоскими
поверхностями в сотовых конструкциях, в панелях с гофрированными проставками
и т.п. Эти соединения используют в самолетостроении и для изготовления
теплообменников.
Многие паяные изделия применяются в качестве емкостей для различных газов
и жидкостей; в этом случае они обязательно должны быть герметичными.
К паяным соединениям в зависимости от назначения изделия, кроме общих
требований,
могут
быть предъявлены
и
специальные по
герметичности,
электропроводности, коррозионной стойкости и т.п. Сборные части изделий перед
пайкой должны быть прочно сое6динены между собой для предотвращения
перекосов
и
относительных
смещений.
Способы
соединения
экспериментальным путем в зависимости от конструкции изделия.
6
подбирают
4. Понятие процесса пайки
Пайкой называется технологический процесс соединения металлических
заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного
промежуточного металла – припоя. Припой имеет температуру плавления более
низкую, чем температура соединяемых металлов, и заполняет зазор между
соединяемыми поверхностями за счет действия капиллярных сил. При охлаждении
припой кристаллизуется и образует прочную связь между заготовками. В процессе
пайки наряду с нагревом необходимо удаление окисных пленок с поверхности
паяемых металлов [2].
Образование соединения без расплавления кромок обеспечивает возможность
распая, т. е. разъединения паяемых заготовок без нарушения исходных размеров и
формы элементов конструкции.
Качество паяного шва во многом зависит от прочности связи припоя с
металлом основы. На рисунке 2 представлена структура паяного шва.
Рисунок 2. Структура паяного шва
Спай – переходный слой, образующийся в результате вследствие физикохимического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом.
Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем.
Диффузионная зона – результат взаимной диффузии припоя и паяемого
металла.
Прикристаллизованная зона – результат концентрирования в области спая
тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.
7
Особенности процесса кристаллизации вызваны:
- Малым зазором (0,05…0,07 мм) между деталями;
- Различием химических составов припоя и паяемого металла;
Кратковременностью
физико-химических
взаимодействий
между
соединяемыми металлами расплавом припоя и газовой средой.
Вследствие малого зазора, в процессе пайки между деталями образуется
незначительное количество жидкого припоя, активно взаимодействующего с
паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии, попадают примеси,
а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменение жидкой фазы
приводит к изменению структуры металла шва и температуры кристаллизации.
При пайке получают соединения с межатомными связями с помощью нагрева
их до температуры ниже температуры их автономного плавления. Эти связи могут
образоваться при растворении металла основы в расплавленном припое с
образованием
жидкого
раствора,
распадающегося
при
последующей
кристаллизации, за счет диффузии составляющих припой элементов в основной
твердый металл с образованием твердого раствора, за счет реактивной диффузии
между
припоем
и
основным
металлом
с
образованием
на
границе
интерметаллических соединений, за счет бездиффузионной связи в результате
межатомного взаимодействия.
Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:
 Предварительная подготовка паяемых соединений;
 Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры
плавления паяемых деталей;
 Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с
помощью флюса;
 Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя;
 Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;
 Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми
деталями.
Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы. В качестве припоя
используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной
температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).
8
Разница между температурами начала плавления и полного расплавления
называется интервалом кристаллизации. При осуществлении процесса пайки
необходимо выполнение температурного условия:
t1 > t2 > t3 > t4
где t1 – температура начала плавления материала детали
t2 – температура нагрева детали при пайке;
t3 – температура плавления припоя;
t4 – рабочая температура паянного соединения;
5. Припои и их особенности
Припои. Металл или сплав, выполняющий роль связки при соединении
твердых металлических тел методом паяния, называется припоем.
Ввиду того, что одной из главнейших характеристик припоя, определяющей
как назначение, так и способ применения его, является температура плавления,
наиболее рационально разделить все припои по этому признаку на два класса:
легкоплавкие или низкотемпературные, - имеющие температуру плавления ниже
400-450°С (к которым относятся сплавы на оловянной, свинцовой, кадмиевой,
индиевой,
висмутовой
и
цинковой
основах),
и
тугоплавкие
или
высокотемпературные, - имеющие температуру плавления выше 450-500°С (сюда
войдут сплавы на медной, серебряной, золотой, алюминиевой, магниевой и
никелевой основах) [3].
Применяемые для паяния металлы и сплавы-припои должны обладать
следующими специфическими свойствами, без которых невозможно получение
надежного соединения:
1) температура плавления припоя обязательно должна быть ниже температуры
плавления паяемых металлов;
2) расплавленный припой должен хорошо смачивать паяемый металл и легко
растекаться по его поверхности;
3)
в
расплавленном
состоянии
припой
должен
обладать
высокой
жидкотекучестью, необходимой для хорошего заполнения шва;
4) прочность и пластичность припоя должны быть достаточно высокими;
9
5) в паре с паяемыми металлами припой должен быть коррозионноустойчивым;
6) коэффициент термического расширения припоя не должен резко отличаться
от коэффициента расширения металла основы;
7) припои, применяемые для паяния токопроводящих изделий, должны иметь
высокую электропроводность;
8) металлы, входящие в состав припоя, не должны быть дефицитными и
чрезмерно дорогими.
По техническим свойствам припои делятся на самофлюсующиеся (частично
удаляют окислы с поверхности металла) и композиционные (состоят из
тугоплавких и легкоплавких порошков, позволяющих
производить пайку с
большими зазорами между деталями).
Существует 5 основных групп бессвинцовых припоев [3]:
1. SnCu. Медьсодержащие эвтектические припои изначально создавались для
пайки печатных плат волной припоя. Недостатком этого типа является высокая
температура расплавления и худшие механические свойства по сравнению с
другими бессвинцовыми припоями.
2. SnAg. Серебросодержащие припои имеют хорошие механические свойства и
лучше паяются чем медьсодержащие припои. Эти припои также являются
эвтектическими, температура расплавления 221°С.
3. SnAgCu. Сплав олова, серебра и меди является трехкомпонентным
эвтектическим припоем. Преимущество такого припоя заключается в более низкой
температуре расплавления 217°С.
4. SnAgBi (Cu) (Ge). Низкая температура плавления такого сплава сильно
повышает надежность пайки. Температура расплавления такого типа припоя в
различных сочетаниях соотношений металлов колеблется в диапазоне 200-210°С.
Этот тип припоев обладает лучшей спаиваемостью среди бессвинцовых припоев.
Добавление Cu и/или Ge улучшает прочность паяного соединения, а также
смачиваемость спаиваемых поверхностей припоем. Значительная тенденция такого
типа припоев образовывать припойные перемычки по сравнению с другими
бессвинцовыми припоями может быть уменьшена добавлением других примесей.
10
5. SnZnBi. Этот тип припоев имеет температуру расплавления близкую к
эвтектическим свинецсодержащим припоям, однако наличие Zn приводит ко
многим проблемам связанным с их химической активностью:
1. Малое время хранения припойной пасты
2. Необходимость использования активных флюсов
3. Чрезмерное шлакование и оксидирование
Использование такого типа припоев рекомендуется для пайки в среде
защитного газа.
Основные типы бессвинцовых припоев приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные типы припоев, используемых в электронной
промышленности:
Название
Состав, %
Температура
плавления,  C
Низкотемпературные бессвинцовые припои
Sn/Bi
Sn42/Bi58
135..140 (эвтектика)
Sn/In
Sn48/In52
115..120 (эвтектика)
Bi/In
Bi67/In33
107..112
Sn/Zn
Sn91/Zn9
195..200
Sn/Bi/Zn
Sn89/Bi3/Zn8
189..199
Sn/Bi/In
Sn70/Bi20/In10
143..193
Среднетемпературные бессвинцовые припои
Sn/Ag
Sn96,5/Ag3,5
221.226
Sn/Ag/Bi
Sn93,5/Ag3,5/Bi3
206..213
Sn/Ag/Cu/Sb
Sn96,7/Ag2/Cu0,8/Sb0,5
216..222
Высокотемпературные бессвинцовые припои
Sn/Sb
Sn95/Sb5
232..240
Sn/Au
Sn80/Au20
280
11
6. Пайка по бессвинцовой технологии
Бессвинцовая пайка оплавлением. Для высоких пиковых температур пайки
возможно понадобится изменить и оптимизировать как оборудование, так и
параметры процесса, такие, как кривая плавления для каждого конкретного сплава.
Для большинства применений, использующих стандартные компоненты и
печатные платы, было определено, что с введением лучшего контроля за процессом
пайки, пиковая температура пайки должна быть выше только на 15…20°С
температуры плавления припоя.
Поддержание температуры плавления как можно более низкой позволяет
уменьшить нагрузки, которым подвергаются печатные платы и установленные на
них компоненты. Уход от чрезмерных температур также помогает уменьшить
интерметаллические образования, особенно в паяных соединениях, подвергаемых
более чем одному циклу пайки. Температурное профилирование необходимо для
определения оптимальной кривой плавления, особенно в случаях сложных
печатных плат.
Основной вклад в оптимальную кривую плавления вносят размер и вес сборки,
плотность компоновки, соотношение больших и малых элементов, а также тип
используемой паяльной пасты. Кривая плавления должна также оптимизироваться
для каждого выбранного сплава.
Условия пайки также должны быть оптимизированы для комбинации типа
сборки, паяльной пасты и прочих ограничений, связанных с используемыми
материалами. Бессвинцовые компоненты могут паяться конвекционно, но многие
проблемы могут быть решены применением современных печей с принудительной
конвекцией и большим количеством нагретых зон с более точным контролем над
процессом плавления.
Печи с атмосферой азота показывают лучшие результаты по смачиваемости
при более низких пиковых температурах, при этом позволяя получить более низкий
градиент температур по сечению платы, что, несомненно, является преимуществом
в случае двухсторонней сборки. Вследствие использования более высокой
температуры при пайке бессвинцовым припоем в отдельных случаях платы больше
подвержены короблению в ходе пайки. Впрочем, эта проблема может быть решена
использованием конвейера с поддержкой центральной части плат.
12
Можно сделать несколько основных выводов, способных облегчить задачу
инженеров-технологов при переходе к бессвинцовой пайке. Сплав необходимо
выбирать, руководствуясь типом производства, условиями работы конечного
изделия,
типом
чувствительностью
покрытия
печатной
компонентов
к
платы
и
температуре
выводов
и
компонентов,
технологией
пайки.
Температурный профиль, используемый при пайке Sn62Pb36Ag2, переносится на
30°С вверх по температурной шкале, при этом максимальная температура пайки
составит 235°С. Такой сплав требует применения специального флюса с
продленной активностью, способного работать при повышенных температурах.
Для электронной промышленности наиболее приемлемый припой для замены
традиционных сплавов Sn63Pb37 и Sn62Pb36Ag2 - Sn95,5Ag3,8Cu0,7, пригодный
для пайки оплавлением (т.е. в пасте) и для пайки волной. Наличие меди
препятствует образованию интерметаллидов.
Как
правило,
производятся
безотмывные
и
водосмываемые
пасты;
бессвинцовые пасты на основе канифоли применяются значительно реже.
Характеристики некоторых паяльных паст компании AIM, предназначенных для
бессвинцовых технологий
классифицируются: NC 254 (безотмывная), NC 368
(безотмывная), WS 353 (водосмывная). Эти пасты нацелены на использование при
высокоплотном монтаже корпусов типа BGA.
Наиболее значимые изменения должны быть внесены на стадии оплавления как
результат различия в температуре плавления бессвинцовых припоев и припоев ряда
Sn/Pb. В отличие от сплавов группы Sb/Pb, имеющих температуру пика 210-220°С
градусов, пиковая температура большинства бессвинцовых припоев составляет
235-260°С градусов. В связи с этим особенно важно минимизировать ΔТ при
максимальном смачивании в течение всего температурного профиля, включая
стадию охлаждения. Выбор оптимального температурного режима зависит от
плотности печати, размеров компонентов и характеристик печи оплавления.
Требуемые более высокие температуры пайки могут привести к проблемам
непропаев, в целом более характерной для бессвинцовых паст, чем для
традиционных Sn/Pb паст. Температурный режим, включающий продолжительную
выдержку при низкой температуре, эффективно сокращает количество непропаев.
В таблице 2 приведены некоторые виды ограничений.
13
Таблица 2. Ограничения использования припоев в зависимости от материала
корпуса.
7. Возможные дефекты
Важным моментом является тот факт, что повышенная температура пайки
приводит к более высокой чувствительности компонентов к влажности. Это
связано с тем, что повышение температуры пайки всего на 25°C приводит к
примерно 1,5-кратному повышению давления водяного пара внутри компонента,
что может вызвать различные механические дефекты [4]. Чувствительность
электронных компонентов к влажности стандартизирована и выражается в так
называемом уровне чувствительности к влажности (MSL - Moisture Sensitivity
Level). При переходе на Lead-free технологии производители стремятся сохранить
уровень MSL, однако это получается не всегда. В ряде случаев компоненты,
выполненные по новой технологии, имеют более низкий уровень MSL, что
приводит к ужесточению требований при их хранении (разумеется, лишь в случае
использования высокотемпературных профилей пайки).
14
Припои, не содержащие свинца, как правило, имеют более высокий
коэффициент поверхностного натяжения, что приводит к увеличению числа
дефектов типа «tombstone» (поднятие компонента при пайке, см. рисунок 3).
Рисунок 3. Дефект типа «поднятие компонента при пайке» (tombstone)
Кроме этого, отмечается ухудшенная смачиваемость выводов припоем при
пайке выводных компонентов и увеличение числа дефектов типа «voids» (полости,
рисунок 4) при пайке микросхем в корпусе BGA, особенно при использовании
плохо совместимых комбинаций припоя и материала «шариков».
Рисунок 4. Дефект типа «полость» (voids) при пайке микросхем в корпусе BGA
У компонентов с покрытием чистым оловом существует проблема роста «усов»
(tin whiskers) на выводах, теоретически способных вызвать замыкание. На рисунке
5 приведена фотография такого дефекта при увеличении 3000х .
15
Рисунок 5. Дефект типа «усы» (tin whiskers)
Указывается, что рост «усов» в большей степени зависит от особенностей
технологического процесса покрытия выводов, не зависящего от конечного
пользователя.
Интегральные микросхемы и пассивные компоненты без содержания свинца
(Lead-free, Pb-free) составляют всё больший процент среди электронных
компонентов, в дальнейшем следует ожидать полного отказа от свинца в
электронной промышленности. Экспортёрам продукции в страны ЕЭС и др. страны
в самое ближайшее время придётся соблюдать требования директивы Евросоюза о
запрещении использования опасных химических элементов в электронной
продукции.
Высокотемпературные Lead-free технологии пайки требуют более жёсткого
контроля параметров (температуры и скорости её изменения).
Подавляющее
совместимы
со
большинство
компонентов
стандартными
технологиями
без
пайки
использования
свинца
оловянно-свинцовыми
припоями, включая микросхемы в корпусах BGA с отдельными доработками.
Перспективным в этом плане для высокоплотного монтажа может стать покрытие
на основе «олово-висмут».
Эти дефекты возникают при неправильном выборе параметров пайки. При
повышенной температуре в зоне предварительного нагрева следует выбирать пасту
с малой осадкой. Особенно важно учитывать это при пайке компонентов с малым
шагом выводов. Обычные пасты на основе оловянно-свинцовых сплавов при
высокой температуре (около 185°С) начинают плавиться и растекаться из-за
разложения их гелеобразующих компонентов. На рисунке 6 показано "поведение"
16
паст, имеющих различную осадку. Как видно из рисунка, паста "В" имеет меньшую
осадку, чем паста "А", а, следовательно, меньшую вероятность образования
мостиков и шариков припоя.
Рисунок 6. Два образца паяльных паст, оплавленных при температуре 180 °С
Недостаточная смачиваемость выводов компонентов и площадок платы.
При испытании на паяемость было замечено, что смачивающая способность
SAC-припоев улучшается с использованием водосмываемых флюсов. Флюсы, не
требующие отмывки, содержат меньше активаторов и не содержат галоидов.
После воздействия нескольких температурных циклов пайки на площадки
печатных плат, защищенные лишь органическими покрытиями (т. наз., OSP-плат),
число случаев неполного их смачивания припоем возрастает. Покрытие площадок
оловом или иммерсионным серебром способствует лучшему растеканию припоя.
Хорошо паяется также покрытие Ni/Au при отсутствии в нем окислов. На рисунке
7 показаны примеры пайки SAC припоями выводов микросхем на площадки из
чистой меди и площадки, покрытые иммерсионным серебром.
Плохая паяемость, недостаточная смачиваемость, плохая растекаемость
припоя и большие углы контакта между площадками и выводами могут также
явиться следствием неправильно выбранного профиля пайки. Очень важно достичь
равномерного распределения температуры по всей площади платы, так как
допустимый интервал пиковых температур бессвинцовых припоев более узок, чем
оловянно-свинцовых. Корпуса BGA во время пайки ведут себя как теплоотводы,
изза чего паста под ними может не расплавиться полностью, в то время как более
17
мелкие компоненты могут быть припаяны достаточно хорошо. Поэтому
необходимо правильно определить профиль пайки, а после ее выполнения
проконтролировать качество соединений с использованием рентгеновских методов.
Рисунок 7. Пайка выводов корпусов QFP с применением SAC-сплавов на
площадки из чистой меди (а) и площадки, покрытые иммерсионным серебром
(б)
На рисунке 8 показаны выводы корпуса BGA, не припаянные к плате из-за
недостаточного нагрева. Для определения причины этого дефекта необходимо
измерить температуру непосредственно в местах контакта этих выводов с
площадкой.
На рисунке 9 показан результат пайки выводов при слишком высокой
температуре (более 265°С), а на рисунке 10 – при параметрах пайки, близких к
оптимальным.
Рисунок 8. Дефект пайки, вызванный недостаточным нагревом
18
Рисунок 9. Результат чрезмерного нагрева вывода
Рисунок 10. Пайка с профилем, близким к оптимальному
Пустоты
в
бессвинцовых
соединениях
и
выводах
BGA.
При наличии большого числа пустот в паяном соединении снижается его
надежность, что наиболее часто проявляется при эксплуатации изделий в условиях
большого перепада температур, вибраций либо воздействия изгибающих усилий.
Пустоты являются также причиной ухудшения тепло- и электропроводности
соединений (см. рисунок 11). Если суммарный объем пустот не превышает 25%
объема соединения, их влияние на надежность незначительно. Они могут даже
играть роль амортизаторов механических нагрузок [5].
19
Рисунок 11. Пустоты, возникшие при пайке выводов корпусов QFP (a) и BGA
(б)
Основная причина отсутствия смачивания – малая активность флюса. В
начальной стадии пайки расплавленный припой покрывает всю площадку. Однако,
если из-за малой активности флюса образование интерметаллического соединения
невозможно, силы сцепления между припоем и площадкой малы, в результате чего
из-за
поверхностного
натяжения
припой
собирается
в
каплю
[6].
С использованием водосмываемых паст отсутствие смачивания проявляется
достаточно редко благодаря тому, что активность их флюса весьма высока. В менее
активных пастах серии ROLO, а также в не требующих отмывки пастах, не
содержащих галогенидов, отсутствие смачивания проявляется при пайке площадок,
покрытых органическими соединениями или сплавом Ni/Au при наличии на нем
окислов никеля или загрязнений. На рисунке 12 приведены фотографии площадок
с оплавленной пастой; на рисунке 12, а явно видно отсутствие смачивания.
Рисунок 12. Примеры различного смачивания площадок бессвинцовым
припоем: отсутствие смачивания (а) и удовлетворительное смачивание (б)
20
8. Внешний вид бессвинцовых соединений.
Поверхность бессвинцовых соединений более матовая, чем оловянно
свинцовых, а галтель из-за меньшей текучести бессвинцовых сплавов имеет
другую форму (см. рисунке 13). Это не должно рассматриваться как дефект пайки.
Рисунке 13. Вид соединений после пайки в воздушной среде оловянносвинцовым (а) и бессвинцовым (б) припоем
После оплавления в воздушной среде SAC-припои имеют более темный вид.
На их поверхности образуется сеть мелких трещин, возникающих вследствие
образования интерметаллических соединений, а также окисления. В азотной среде
образуется более блестящее соединение с хорошим растеканием по спаиваемым
поверхностям.
Уменьшение продолжительности воздействия температур, превышающих
температуру плавления припоя, замедляет рост интерметаллических соединений, в
результате соединение приобретает более светлый вид. В заключение можно
отметить,
что
переход
к
применению
21
бессвинцовых
припоев
требует
определенного времени, необходимого для получения навыков обращения с ними
как при пайке, так и оценке качества паяных соединений.
9. Маркировка изделий
Маркировку корпусов, соответствующую стандартам организации
Joint
Electronic Device Engineering Council (JEDEC) , как правило, содержат надпись Pbfree или Lead-free, означающую отсутствие свинца (см. рисунок 14).
Рисунок 14. Варианты маркировки упаковки компонентов, не содержащих свинца
22
10. Заключение
Применение бессвинцовых электроконтактов в современных электронных
изделиях является неотьемлимой частью современного мира электроники. Все
современные страны стремятся достигнуть новых высот в исследовании и
применении данного способа получения электроконтактов.
На сегодняшний день, безопасность существования человека в мире,
окруженного электронными изделиями, является, чуть ли не ключевой, для
производителей электронной техники. Благодаря использованию бессвинцовой
технологии, решение этой задачи намного упрощается.
За счет новейших разработок, технология изготовления электроконтактов,
путем применения бессвинцовых припоев, совершенствуется каждый год.
Динамику развития этой области можно легко проследить по расширяющемуся
перечню безопасных изделий.
Ещё следует отметить, что ни один параметр электроконтакта не может,
ни зависеть от другого. Например, одним из важных составляющих
надежности электрического соединения является материал припоя.
На мой взгляд, следует отметить припой SAC 305 Sn/Ag3/Cu0.5. Наиболее
дешевый из припоев Sn/Ag/Cu без добавок. Так же он обладает рядом
положительных качеств: он надёжен, качествен, вкрапление золота мало
влияют на его работоспособность, стойкий к ударам и вибрациям.
23
Список использованной литературы
1. Заводян А.В., А.М. Грушевский А.М. Поверхностный монтаж для
производства высокоплотных электронных средств. Уч. пособие с
грифом УМО. – М.: МИЭТ, 2006. – 276 с.: ил.
2. Заводян А.В., Грушевский А.М. Анализ сборочно-монтажных процессов
электронных средств. Уч. пособие с грифом УМО. – М.: МИЭТ, 2005. –
200 с.: ил. 621.3.049.77 (075.8) М-597.
3. Конспект лекций по курсу «МиУИ ЭВС».
4. Мельниченко А.С., Предотвращение дефектов при пайке бессвинцовыми
припоями.
5. Степаненко В.Г., Золотарева А.И., Статья «Бессвинцовая пайка:
подробности,
альтернативы,
особенности
монтажа»,
подготовлена
фирмой КОМПЭЛ.
6. Немыкин А.П., Статья «Бессвинцовая технология – требование времени
или прихоть экологов?» ИД «Электроника».
24
II. Практическая часть
Далее приведены расчеты, используемые в графической части для
заданного варианта:
размер кристалла: 7х8 мм;
количество выводов: 72;
расположение выводов по 4 сторонам.
Для меньшей стороны:
L1 = L0 - 2  реза = 7 – 0,1 = 6,9 мм; (  реза  50 мкм)
L2 = L1 – 2SiO2 = 6,9 – 0,15 = 6,75 мм; (SiO2 = 50  100 мкм)
L3 = L2 – 2  КП = 6,75 – 0,15 = 6,6 мм; (  КП = 50  100 мкм)
NКПстор =
N КП
72
=
= 18;
кол  восторон
4
Для большей стороны:
L1 = L0 - 2  реза = 8 – 0,1 = 7,9 мм; (  реза  50 мкм)
L2 = L1 – 2SiO2 = 7,9 – 0,15 = 7,75 мм; (SiO2 = 50  100 мкм)
L3 = L2 – 2  КП = 7,75 – 0,15 = 7,6 мм; (  КП = 50  100 мкм)
III. Графическая часть
Графическая часть выполнена в соответствии с заданным вариантом,
приведенными выше расчетами и ОСТом.
25
Документ
Категория
Технология
Просмотров
46
Размер файла
755 Кб
Теги
миуиэвс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа