Fe Impluwensya ng Dumi para sa Solder Wire Alloy

Fe pagkakaroon ng impurity sa Solder Wire alloy system, lalo na sa Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, at Sn-Pb formulations, ay nagpapakilala ng malalalim na komplikasyon ng metalurhiko dahil ang Fe ay nagpapakita ng napakababang solubility sa molten tin, kadalasang mas mababa sa 0.005 wt% sa 250°C na mabilis na intermetal na nucleates, at anumang mga compound na intermetal sa 250°C ay mabilis na natutunaw. sa panahon ng solidification, na pagkatapos ay naghihiwalay nang mas gusto sa mga hangganan ng butil at mga phase interface, na nagpapasama sa parehong bulk cohesion at interfacial adhesion sa mga copper pad. Kapag ang Fe content ay tumaas mula 0.002 wt% hanggang 0.02 wt%, ang average na laki ng FeSn2 na particle ay tumataas mula sa mga submicron cluster hanggang 2–5 μm faceted platelets, na makabuluhang binabawasan ang tensile elongation ng 22–35% sa maraming test batch habang pinapanatili ang halos tuluy-tuloy na paglambot sa halip na lumalambot na ani. Ang coarsening ng FeSn2 ay humahadlang din sa dislocation motion sa panahon ng shear loading at lumilikha ng mga localized na stress concentration zone na nagpapasimula ng mga microcrack sa ilalim ng thermo-mechanical cycling, partikular na pagkatapos ng 500 cycle sa pagitan ng −40°C at 125°C.

Sa panahon ng Reflow Soldering, ang mga dumi ng Fe ay magkakasabay na nakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng organic Flux, na nagpapabilis ng acid decomposition sa pamamagitan ng mga catalytic oxidation pathway na nagpapababa sa epektibong activation energy para sa rosin resin breakdown ng humigit-kumulang 18 kJ/mol, na humahantong sa maagang pagkaubos ng flux bago makamit ang ganap na basa, lalo na sa mga oxidized surface na mas nagiging volatile Cu akumulasyon ng byproduct. Nagreresulta ito sa hindi pare-parehong solder balling, nabawasang spread ratio sa OSP-finished boards, at mas mataas na voiding rate na higit sa 25% sa QFN thermal pad kapag ang Fe ay lumampas sa 0.015 wt%. Mahalaga, ang mga particle ng FeSn2 ay kumikilos bilang mga heterogenous na nucleation site para sa paglaki ng Cu6Sn5 sa panahon ng pagtanda, na nagiging sanhi ng mas maaga at mas hindi regular na intermetallic layer na pampalapot sa solder-copper interface, na may mga sukat na nagpapakita ng 40% na pagtaas sa kapal ng IMC pagkatapos ng 1000 oras sa 150 ° C kumpara sa mga sample ng Fe-clean na sanggunian.

Ang pagkuha ng hilaw na materyal ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel dahil ang kontaminasyon ng Fe ay karaniwang nagmumula sa stainless steel grinding media na ginagamit sa Sn ingot milling, recycled Sn scrap na naglalaman ng Fe-bearing solder dross, o hindi wastong crucible lining sa tuluy-tuloy na casting furnace kung saan ang Fe leaching ay nangyayari sa itaas 32°C; samakatuwid, ang paglipat mula sa 304 stainless steel patungo sa SiC-coated graphite tooling ay binabawasan ang Fe pickup ng higit sa 70% sa mga pilot trial, habang ang pagpapatupad ng magnetic separation upstream ng wire drawing ay nagpapababa ng Fe content mula 0.032 wt% hanggang 0.008 wt% nang pare-pareho sa 12 production lot. Ang mga parameter ng wire drawing ay higit pang nagmo-modulate sa Fe distribution dahil ang sobrang reduction ratios na higit sa 85% ay nagtataguyod ng FeSn2 fragmentation at redistribution sa kahabaan ng wire axis, na lumilikha ng mga localized hotspot ng brittle phase clustering na malakas na nauugnay sa pagkasira sa panahon ng automated feeder operation at hindi pare-pareho ang bilis ng feeding sa mga high-speed placement machine.

Dapat kasama sa validation ng proseso ang EDX mapping ng mga cross-sectioned wire sample kasama ng differential scanning calorimetry traces, dahil pinipigilan ng FeSn2 formation ang eutectic peak intensity at pinapalawak ang simula ng pagkatunaw ng 1.2–2.4°C sa DSC curves, na nagbibigay ng hindi direkta ngunit mabilis na paraan ng screening kapag hindi available ang SEM-EDS. Para sa mga procurement team, ang pagtukoy sa maximum Fe na mga limitasyon bilang ≤0.010 wt% sa mga purchase order, hindi lamang sa mga tipikal na value, ay mahalaga, dahil ang mga certificate ng vendor ay kadalasang nag-uulat lamang ng average na batch Fe na antas nang hindi inilalantad ang standard deviation, at ang isang solong outlier coil na may 0.028 wt% [ADAS0] ay maaaring mag-trigger ng automotive na field ng module sa subject na thermal vi ng module na napapailalim sa thermal vi. pagkabigla. Ang real-time na pagsubaybay gamit ang mga handheld na LIBS na instrumento na na-calibrate laban sa NIST SRM 1719a ay nagpapakita ng mga limitasyon sa pag-detect na pababa sa 0.003 wt% Fe in-situ, na nagbibigay-daan sa agarang pagtanggi sa lot bago magsimula ang wire spooling, at sa gayon ay maiiwasan ang mga paghinto ng downstream na linya na sanhi ng hindi magandang pagkabasa o head-in-pillow na mga depekto.