Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО БЕССВИНЦОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВИНЦОВОСОДЕРЖАЩИХ ПРИПОЕВ

Антонов М.А., Масловский В.М.

В 2006 году в дополнение к WEEE была принята директива RoHS, которая ограничивает содержания вредных веществ в материалах и компонентах электронной промышленности. Новые материалы внесли новые требования к технологии монтажа и материалам [1].

В данной работе исследовалась возможность поверхностного монтажа (ПМ) элементов изготовленных по бессвинцовой технологии с применением стандартных паяльных материалов. Это позволит снизить общую температуру пайки, повысит смачиваемость и снизит плотность микродефектов в паяном соединении (ПС). Изучение внутренней структуры ПС на наличие скрытых дефектов позволит отработать технологический процесс производства изделий и снизить дефектность.

Был проведён ряд экспериментов на серийном изделии, изготовленном методом поверхностного монтажа с применением свинцовосодержащей пасты с 2% содержанием серебра (Sn62Pb36Ag2) [2,3].

Для обнаружения дефектов применялись установки рентгеновского контроля. Наиболее часто встречающимся дефектом в ПС при технологии ПМ являются микродефекты типа микропустоты, их скопления и отслоение ПС от контактных площадок. Все эти дефекты допустимы для производства серийной бытовой техники. Для электронных изделий авиакосмического комплекса, где присутствуют различные механические нагрузки от вибрационных до ударных, данные дефекты недопустимы.

После оплавления припоя проводилось исследование структуры ПС на рентгеновской установке. Было выявлено место и тип имеющихся дефектов. Далее проводилось испытание макетного образца с целью выяснения его надёжности и деградации структуры ПС под действием различных агрессивных сред и механических нагрузок:

  • испытание на вибропрочность синусоидальной вибрации последовательно по 5 минут в направлении каждой из осей Х,Y, Z в диапазоне частот 20-2000Гц при ускорении до 15g;
  • испытание образца на стойкость к циклическому изменению температуры (ТЦ) в диапазоне -60÷60°С по часу на каждом значении, всего 10 циклов;
  • воздействие одиночного удара в направлении оси Z с максимальным пиковым ускорением 50 g и длительностью воздействия 1-3 mc по 8 ударов в двух направлениях;
  • испытание на влагостойкость в течение 5 суток при относительной влажности 93±3% и температуре 40±2°С;
  • продолжительное термическое испытание - 100 циклов ТЦ в диапазоне -60÷60°С по часу на каждом значении с визуальной инспекцией через каждые 20 циклов;
  • прочность ПС элементов на разрушающий сдвиг выдерживает усилие до 7 кг по ОСТ4Г0.033.200 (аналоговые и цифровые микросхемы и чип компоненты).

Для сравнения результатов после испытаний был произведён анализ внутренней структуры ПС с помощью рентгеновских снимков. Было выявлено, что изменений в них не произошло, следовательно, применение свинцовосодержащих материалов в технологии ПМ элементов, выполненных по бессвинцовой технологии вполне оправдано. Так же не было обнаружено образования интерметаллидов в структуре паяного соединения, возникающего вследствие миграции серебра в структуру контактных площадок печатной платы [2, 4].

Сравнение структур ПС до и после представленных испытаний показало, что количество и характер дефектов (микропустот и их скоплений) в целом аутентичен и составляет 1-7% от площади ПС (максимум 25% согласно IPC-7095A). Технологический процесс ПМ с применением бессвинцовых материалов имеет ряд недостатков, таких как повышенная температура оплавления, что приводит к термоударам по кристаллам микросхем и коробление печатных плат, а так же худшая смачиваемость выводов элементов с контактными площадками. В связи с этим применение свинцовосодержащих материалов позволит оптимизировать производство, не ухудшая общего качество продукции и его прочности, что в дальнейшем позволит более эффективно производить операцию монтажа элементов в различных корпусах при высоких требованиях к электронным изделиям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Нинг-Ченг Ли. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов: Поверхностный монтаж, BGA, CSP и Flip Chip технологии. ИД "Технологии", 2006 г., Москва. 392 с.
  2. М. Джюд, К.Бридли. Пайка при сборке электронных модулей. ИД "Технологии", 2006 г., Москва. 416 с.
  3. А.В. Сускин. Основы технологии поверхностного монтажа. Изд. "Узорочье", Рязань, 2001, 160 с.
  4. Guidelines for Mounting Fairchild´s BGA Packages. Dennis Lang, Applications Engineer. Application Note 7001, March 2002, 7 стр.

Библиографическая ссылка

Антонов М.А., Масловский В.М. ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО БЕССВИНЦОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВИНЦОВОСОДЕРЖАЩИХ ПРИПОЕВ // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 4. – С. 94-95;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=2881 (дата обращения: 12.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074