Dacă vorbim despre punctele fundamentale, lipit fără plumb este, practic, nimic, dar temperatura nu diferă de tradiționalul Sn / Pb-tehnologie. Cu toate acestea, unele modificări pot fi necesare în anumite procese tehnologice operații. De exemplu, noi tipuri de aliaje de lipit și fluxuri pot modifica performanța de pastă de lipit. Se pot modifica proprietățile paste, cum ar fi durabilitatea și depozitarea, cifra de afaceri, ceea ce va necesita schimbări în proiectarea racleta și condițiile de reflow.
Atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate de lipit se poate produce un vârf ICS pachet, cristale de cracare, circuite funcționale depreciate. Efecte similare apar în plăcile cu circuite imprimate. Sub acțiunea temperaturii are loc mănunchi de bază se deteriorează planitate, ceea ce afectează în mod negativ precizia setării IP, în special în clădirile mari.
Pentru a evalua efectul temperaturii ridicate și mai lung timpul de lipire necesare pentru a re-certificarea tehnicilor de lipire existente. Aceste studii sunt efectuate SEMI și JEDEC astăzi.
În ceea ce privește reflow, efectul de lipire fără plumb nu este același lucru în diferite etape ale procesului. Toate schimbările majore sunt legate, în primul rând, cu o temperatură mai mare de lipire. Aceasta necesită o selecție atentă a componentelor și a materialelor de plăci de bază.
Alte probleme se referă la dispozitivul de răcire și masă de sprijin. Deosebit de sensibile la răcire aliaje multicomponente rată care conțin mai mult de două metale. In astfel de lipiri pot forma diverși compuși intermetalici în funcție de viteza de răcire.
Cercetare tehnologia standard de instalare pe suprafață și val de lipit au arătat că alegerea aliajului este influențată de factori economici și tehnologici. Astfel, de exemplu, aliaje pe bază de indiu sunt foarte scumpe, utilizarea lor nepractice pentru val de lipit, atunci când este necesar să se încarce o cantitate mare de băii de lipire. Cu toate acestea, acest material poate fi utilizat în mod avantajos pentru producerea de concluzii flip-chip-cristale.
Tehnologia toate componentele procesului de producție este în mod constant îmbunătățite. Cele mai multe dintre întrebările legate de procesul tehnologic de lipire au fost rezolvate. Producătorii dau suficiente informații detaliate cu privire la metoda procesului de lipire a produs produsele lor pe site-urile lor în secțiunile lor respective.
În ultimii ani a crescut rapid procesul de tranziție la un nou aliaj de lipit - lipire fără plumb. Strămoși în acest domeniu sunt considerate a fi japonezi producătorii, care acordă o mare importanță pentru protecția mediului și să depună eforturi pentru a obține un nou echipament de asamblare PCB sigure și promițătoare.
Principalele motive pentru trecerea la un nou tip de aliaje de lipit (în afară de siguranța mediului) sunt mai performante astfel aliaje de lipit. Cu toate acestea, există o serie de motive pentru aplicarea industrială a acestui tip de lipire este încă limitată. Faptul că aliaje de lipit fără plumb tip are o temperatură mai mare de lipire, care afectează complexitatea echipamentelor de lipit: este necesar să se mențină un profil termic la frontieră îngustă (figura 1.).
Echipamentul trebuie să fie senzori de temperatură situate în întreaga zonă a plăcii de circuit imprimat pentru a controla profilurile termice de încălzire și în timp real.
Selectarea unui profil termic optim
Atunci când se utilizează diferența de temperatură paste de lipit fără plumb între porțiunile de bord cu masă mai mare și mai mică trebuie să fie minim. Acest lucru este realizat prin profilul corespunzător ales de temperatura de lipire. Diferența de temperatură Decrease permite următoarele metode:
- Creșterea timpului de preîncălzire. Această metodă permite reducerea în mare măsură diferența de temperatură, dar prin creșterea timpului de preîncălzire este vaporizat flux, ceea ce duce la o deteriorare a higroscopicitatea datorită suprafețelor de oxidare sudate.
- Creșterea temperaturii de preîncălzire. De obicei, temperatura de preîncălzire este 140-160 ° C, dar pentru pasta de lipit fără plumb, poate fi mărită până la 170-190 ° C Deoarece temperatura de preîncălzire este crescută, saltul de temperatură între etapa de preîncălzire și de lipire va fi mai mică decât într-un profil termic convențional, prin urmare, nu va fi o diferență de temperatură ca evidentă a diferitelor porțiuni ale PCB cauzate de viteză de încălzire diferite. Dezavantajul acestei metode, ca și cel anterior, este fluxul de evaporare rapidă (în faza de preîncălzire), care afectează fiabilitatea lipire.
- profile termice trapezoidală (Fig. 2).
Folosind o astfel de formă thermoprofile cuptor reflow modern poate reduce diferența de temperatură între 45 mm și carcasă SO cipuri BGA la 8 ° C este considerată acceptabilă.
Principalele tipuri de aliaje de lipit fără plumb
Există 5 grupe principale de aliaje de lipit fără plumb:
- SnCu lipire eutectic conținând cupru au fost create inițial pentru lipire și val de lipit. Un dezavantaj al acestui tip este o topire la temperatură ridicată și proprietăți mecanice inferioare comparativ cu alte aliaje de lipit fără plumb.
- timp de depozitare mică de pastă de lipit
- Necesitatea utilizării fluxului activ
- oxidare excesivă și slagging
- Probleme de coroziune potențiale în timpul asamblării
Folosind acest tip de lipire adecvat pentru lipirea în gaz inert.
Astăzi multe brevete eliberate pe aliaje de compoziții diferite pentru a înlocui lipire fără plumb. Nu toate aliajele comerciale, dar alegerea este foarte larg. Acum, este dificil să se răspundă la întrebarea ce este cel mai bun aliaj, dar alegerea este deja acolo. Aliaje diferă de temperatura de topire, iar pe umectabilitate, puterea, costul. Fiecare lipire are o combinație unică de proprietăți.
La transferul de produse din lipirii fara plumb este necesar să se ia în considerare o serie de factori. Lipiri sunt selectate pe baza caracteristicilor structurii dispozitivului, topologia plăcii de circuit, caracteristicile mecanice și electrice ale blocului, condițiile sale de funcționare. La alegerea de asemenea, să ia în considerare temperatura de topire a aliajului de lipit, îmbinările sudate fiabile, componente de rezistență montate la temperatura de lipire, modurile diferențele când reflow de lipit și val de lipit.
Principalul criteriu pentru alegerea de lipire - este punctul de topire. Toate aliajele de lipire în conformitate cu această caracteristică poate fi împărțit în patru grupe: (temperatura de topire sub 180 ° C), la temperatură scăzută, cu un punct de topire de eutectic Sn63 / Pb37 (180. 200 ° C), cu o temperatură de topire medie (200. 230 ° C) și cu temperatură ridicată (230 până la 350 ° C). Principalele tipuri de aliaje de lipit fără plumb sunt prezentate în tabelul 1.
aliaje de lipit cu temperatură joasă au o utilitate limitată. Acestea includ, în plus față de staniu, bismut și indiu. Cele mai comune aliaje eutectice - staniu-bismut și staniu-indiu. Este dificil să ne așteptăm ca aliaje de topire scăzute niște îmbinări de lipire fiabile la temperaturi ridicate de funcționare. Există, de asemenea, restricții privind furnizarea de indiu și bismut, costul ridicat al aliaje de lipit pe baza acestora.
Cele mai multe dintre aliaje de lipit cu temperatură medie de înlocuire plumb - este compoziția complexă a aliajelor pe bază de staniu, cu adaos de cupru, argint, bismut și antimoniu. Din păcate, nici unul dintre ele nu poate înlocui complet Sn63 / Pb37, toate aliajele peste temperatura de topire. Cel mai aproape în proprietățile sale de lipire Sn95,5 / Ag3,8 / Cu0,7 astăzi este utilizat pentru lipirea retopire în timpul montării de suprafață.
Cele mai bune proprietăți sunt aliaje Sn / Ag au o umectabilitate ridicată și rezistență în comparație cu Sn / Cu. eutectic aliaj Sn96,5 / Ag3,5 mp 221 Temperatura ° C în timpul testelor de cicluri termice au aratat o fiabilitate mai mare comparativ cu Sn / Pb. Solder Sn96,5 / Ag3,5 mulți ani a fost folosit cu succes in echipamente speciale.
Eutectică lipire Sn95,5 / Ag3,8 / Cu0,7 a fost obținută în urma finalizării aliajului de bază Sn / Ag. Acum câțiva ani, acest aliaj a fost necunoscut, deoarece lipire Sn / Ag / Cu are un punct de topire mai scăzut (217 ° C) în raport cu Sn / Ag. Compoziția exactă a aliajului de lipit este încă subiect de dezbatere. Sn / Ag / Cu poate fi utilizat pentru ambele aliaje de lipit universale și la temperaturi ridicate.
Sn93,5 / Ag3,5 / Bi3 are o temperatură de topire mai scăzută și o fiabilitate mai mare a îmbinărilor sudate. Aliajul are cel mai bun dintre toate sudabilității de aliaje de lipit fără plumb. Adăugarea de cupru și / sau germaniu unui Sn / Ag / Bi îmbunătățește umectabilitatea și rezistența îmbinării de lipire.
Solder Sn89 / Zn8 / Bi3 are o temperatură de topire apropiată de eutectică Sn / Pb, dar prezenta in zinc compoziția sa duce la mai multe probleme. Pasta de lipit pe această bază, au o viață scurtă, necesită creșterea activității de flux, format la topirea cumpătat scară, îmbinările sudate sunt sensibile la coroziune, necesită articulații obligatorii înroșirea feței după lipire.
National Electronics Manufacturing Initiative (NEMI) recomandat pentru retopire de lipit aliaj Sn3,9 / Ag0,6 / Cu, val de lipire - mai puțin costisitoare de lipire Sn0,7 / Cu și Sn3,5 / Ag, la fel ca în al doilea caz necesită volume mari de material de lipit . Aceeași opinie este împărtășită de Idealurile europene consorțiului. În prezent, organizația este ocupat studiază aliajul Sn / Ag3,8 / Cu0,76, considerându-l potrivit pentru ambele reflow și val de lipit, cât și pentru lucrări de reparații.
JEIPA propus înlocuirea trei aliaj Sn / Pb - cositor / argint / cupru (Sn / Ag / Cu), și două aliaj / argint / bismut staniu pe bază (Sn / Ag / Bi). Alți producători au în vedere utilizarea de lipire fără plumb multiple, inclusiv Sn / Ag / Bi, dintre care cel mai bun este determinată în timpul testelor industriale.
Cele mai recente informații pot fi găsite pe site-urile producătorilor.
Rezultatele cercetării în multe țări spun că astăzi un lider în cursa fără plumb sunt aliaje de Sn / Ag / Cu. Poate că și alți compuși se găsesc în ceva timp.
Fără plumb de acoperire și compatibilitatea acestora
principalii furnizori de componente, unul după altul, anunta produsele lor afișate în piață produse fără plumb. distribuție largă de acoperire fără plumb a preveni costul lor ridicat. ST Adunarea de testare Services Ltd. (STATS) acoperire constatărilor IP sugerate folosind staniu pur (Sn). Scopul Stats - inițiative pentru a oferi clienților cu locuințe ecologice, care să îndeplinească standardele de calitate pentru parametrii electrice, mecanice și fiabilitate. aliaje alternative pentru bile de lipire a devenit Sn / Ag și Sn / Ag / Cu.
Despre compatibilitatea acoperiri
Utilizarea acoperirilor fără plumb în fabricarea plăcilor de circuite imprimate nu este nici o veste. Industria de mai mulți ani utilizează aliaje de Ni / Au, Pd / Ni, Sn, Ag, Pd, imidazol (C3H4N2) și OSP. Problema este că astăzi pentru plumb fără a alege una dintre ele, dar este încă neclar, se concentreze pe ce material.
Efectuat în studiile NCMS au arătat că patru din cinci hidrofilie acoperirilor plumb (imidazol fierbinte Sn, Pd / Ni și Pd) nu deține în comparație cu un eutectic Sn / Pb. Cel mai promițător strat pentru lipire aliaje de lipit de cupru fără plumb recunoscut imidazol. Coatings Sn, Pd și asigură o bună Au hidrofilie de lipire pentru aproape toate, dar nu funcționează bine cu Sn58 / Bi pe cupru.
Promițătoare pentru producerea de plăci cu circuite imprimate fără plumb sunt considerate, Sn / Cu aliaje ale sistemului, aproape de Sn / Pb în caracteristicile sale. Cu toate acestea, temperaturile ridicate de proces poate determina reacții adverse. După mai multe cicluri de acoperiri de topire și / sau reparații își pierd proprietățile lor de protecție.
* Fluxuri pentru echipamente de lipit sunt împărțite în două grupe: membri - rășină de poliester pe bază de colofoniu și activate. Rosin constă dintr-un amestec dintr-o multitudine de acizi organici slabi, dintre care majoritatea - abieticși dizolvarea oxizilor de cupru, dar nu acționează pe cupru pur. Cu toate acestea produse din cupru abietinaty nu sunt corozive. Colofoniu și poliester rășini care se încadrează în placa de circuite de dielectric, nu reduc rezistența de izolație.
* Flux - materialele utilizate în procesele metalurgice pentru a forma sau a regla compoziția zgurii, protejarea metalului topit din interacțiunea cu mediul gazos, și, de asemenea, servesc pentru a lega oxizi în timpul de lipire si sudura metalelor. Atunci când se topește și se introduce un flux de rafinare de metal pentru a se obține o zgură cu proprietăți fizice și chimice dorite (de exemplu, pentru a reduce refractaritate și vâscozitatea, schimbări de conductivitate electrica) pentru zgurificare gangă și combustibil cenușă, dizolvarea impurităților nocive.
Distinge miez fluxuri (calcar, dolomit, zgură pirita, var, sodă, care cuprind oxid de calciu, magneziu, fier și altele. Metals), acid (cuarț, nisip, silex conținând silice) și neutru (argilă, bauxită, șamotă Bout , fluorina, care conțin alumină sau fluorură de calciu). Topituri de metale neferoase și aliaje protejează împotriva oxidării acoperirii sau a fluxurilor de protecție; în acest scop sunt în principal cloruri folosite și fluoruri de metale alcaline și alcalino-pământoase (sare gemă, SILVINIT, carnalitului, criolit, borax, colofoniu). Când lipirea și sudarea se utilizează pe bază de colofoniu, borax, clorură de zinc, clorură de amoniu etc. fluorină. Pentru fluxuri de sudare cu arc electric a dezvoltat un număr de fluxuri care au retopite și tratați anterior, și sunt direct sub fluxuri de sudură
Fluxuri Validating utilizate pe scară largă pentru produsele de lipire destinație responsabilă și pentru conservare acoperiri care conservă sudabilității plăcilor de circuite imprimate în condiții de stocare prelungită.
Fluxurile activate, așa cum sugerează și numele, sunt prezente activatori - substanțe care măresc activitatea fondant. Printre acestea - amine, acid organic slab și altele. Activatori cuprind de obicei ioni activi sau radicali de halogen, scăderea rezistenței de izolație a dielectricilor. Prin urmare, fluxurile activate, iar reziduurile lor ar trebui să fie spălate bine. Ele sunt recomandate de lipit mecanizate când mare, lipire metale slab umectabil (de exemplu, nichel). Acest grup include, de asemenea, fluxuri solubile în apă care nu conțin colofoniu.
modul val de lipit în tranziția de la Sn / Pb pentru lipire fără plumb a schimbat ușor. In astfel de sisteme pot fi utilizate fluxuri anterioare. Când val de lipire mai preferate fluxuri solubile în apă, fără plumb. Temperatura de lipire este ușor mai mare (aproximativ 30 ° C), care trebuie luat în considerare în alegerea fluxului. Pentru temperaturi ridicate flux de lipire este utilizat în mod exclusiv pe baza de colofoniu.
Introdus în fluxul pastei de lipit joacă același rol ca și cea a unui lipire de lipit compact. De obicei, o pasta administrat aceleași fluxuri, și sunt utilizate în lipire convențional.
ansambluri funcționale de purificare după lipire
Pentru a obține de înaltă calitate necesită diferite solvenți de curățare. reziduuri de flux în timpul lipirii fără plumb sunt diferite în compoziția de tradiționale. Experiența arată că, la o temperatură mai ridicată este mai dificil de a elimina reziduurile de flux din articulația de lipire. Detalii privind rezultatele testelor de diferite fluide de curățare cu lipirii fara plumb și informații exacte sunt disponibile pe site-urile web ale producătorilor.