В статье приведены результаты экспериментов, описывающих влияние кристаллов NaCl на смачивание сборок BGA и на появление дефекта пайки "голова на подушке" (HiP).Резюме
Оксидные слои известны как ингибиторы процесса смачивания при металлизации компонентов и печатных плат. Оксид действует как барьер, препятствующий диффузии олова. Кроме того, в исследованиях коррозии известна роль остатков солей с ионами Cl на некоторых металлах как промоторов окисления или коррозии. При этом, большинство исследований коррозии с металлизацией оловом сосредоточено в основном на коррозионной стойкости сплавов олова, а не в отношении влияния солей на смачивание.
В статье приводятся результаты серии экспериментов, описывающих влияние, в частности, кристаллов NaCl на смачивание сборок с BGA, для которых характерен дефект пайки, известный как Head in Pillow (HiP). Старение компонентов проводилось в соответствии с процедурой J-STD 002C, в которой компоненты подвергались воздействию небольшого количества водяного пара в течение нескольких часов. В качестве модификации процедуры в воду, образующую пар, добавляли NaCl в различных концентрациях. Результаты показывают, что чем больше время паровой экспозиции, тем больше дефектов HiP получается.
Кроме того, чем выше концентрация NaCl в воде, тем больше образуется дефектов HiP. В заключение можно сделать вывод, что присутствие NaCl может препятствовать смачиванию олова при определенных условиях окружающей среды. Один интересный факт: при анализе BGA с помощью SEM/EDX присутствие NaCl не было обнаружено на границе раздела припой/BGA-шарик, но было обнаружено на его краях. Это явление можно объяснить тем, что флюс для припоя пытается удалить загрязнения, сдвигая его на края границы шарик/припой. Кроме того, концентрация кислорода на шариках BGA, проанализированных с помощью SEM, увеличилась незначительно или вообще не увеличилась, что свидетельствует о невозможности обнаружения увеличения содержания оксида с помощью этого типа анализа.
Выводы
Присутствие NaCl при определенных условиях может привести к снижению смачиваемости шариков припоя BGA. В этой статье были представлены 3 DOE вместе с их результатами. Для первого DOE присутствие посторонних элементов, таких как Na, Cl, Mg и Ca, существенно снижает смачивание шариков припоя, из-за чего происходило образование нескольких дефектов HiP. Во втором DOE мы уменьшили количество посторонних материалов и избирательно использовали только NaCl для загрязнения шариков припоя. Результаты показали, что дефект HiP все еще наблюдался.
Интересным фактом является анализ шариков припоя с помощью SEM/EDX, концентрации NaCl на поверхности шариков припоя не однородны, а распределены случайным образом. Кроме того, шарики припоя с низкой концентрацией NaCl по-прежнему создавали BGA HiP. В финальном DOE мы дополнили его более высокими и промежуточными концентрациями NaCl. Результаты завершили ряд созданных HiP от компонентов только с одним HiP до компонентов с большинством шариков, имеющих HiP. Основной вывод заключается в том, что существует прямая зависимость между количеством NaCl в компоненте металлизации и проблемами несмачивания. Конечно, одного только присутствия NaCl недостаточно, но также необходимы цикля нагревания и время для возникновения этого дефекта.
Авторы:
J. Servin, C. Gomez, M. Dominguez, A. Aragon
CONTINENTAL CUAUTLA, Morelos, Mexico
- Проблемы с пустотами при пайке. Обсуждение
- Образование пустот в паяных соединениях
- Снизит ли использование азота количество дефектов при пайке волной припоя?
Первоначально опубликовано в Протоколах МПК (The IPC Proceedings)