Lead Free System Comparison ng Solder Paste

Ang pagpili ng Solder Paste na walang lead ay nangangailangan ng maingat na pagsusuri sa komposisyon ng haluang metal, Flux chemistry, at thermal response sa iba't ibang kondisyon ng pagpupulong, dahil walang solong sistema ang naghahatid ng pinakamainam na performance sa bawat aplikasyon, at ang mga hindi tugmang pagpipilian ay direktang nagdudulot ng mga depekto sa pag-print, mahinang basa, o post-reflow joint fractures sa ilalim ng thermal cycling stress. Ang SAC305 ay nananatiling benchmark ng industriya dahil sa balanseng melting point nito malapit sa 217–220°C, magandang slump resistance, at napatunayang reliability sa ENIG at OSP finishes, ngunit ang medyo mababa nitong silver content ay ginagawa itong mas madaling kapitan sa intermetallic compound growth sa mataas na temperatura kumpara sa mga alternatibong mas mataas ang silver. Nag-aalok ang SAC405 ng pinahusay na thermal fatigue resistance dahil sa tumaas na silver proportion nito, ngunit may kasama itong mas mataas na halaga ng materyal, bahagyang nabawasan ang kahusayan sa paglabas ng stencil, at mas makitid na window ng proseso sa panahon ng reflow kung saan ang mga peak temperature ay dapat lumampas sa 235°C nang hindi nag-overshoot para maiwasan ang labis na intermetallic thickening. Ang SN100C, isang tin-copper-nickel alloy na may trace nickel addition, ay gumagana sa mas mababang temperatura ng liquidus sa paligid ng 227°C at nagpapakita ng mahusay na basa sa tanso at OSP na ibabaw, gayunpaman ang kawalan ng pilak nito ay nakakabawas ng ductility at nagpapataas ng vulnerability sa brittle fracture sa mga malalaking lugar na BGA na napapailalim sa board flexure o drop shock. Ang SC27, isang variant ng tin-silver-copper-bismuth, ay nakakakuha ng depressed solidus malapit sa 138°C at full liquidus sa 217°C, na nagbibigay-daan sa mababang temperatura na reflow para sa heat-sensitive na mga bahagi, ngunit ang mga panganib sa paghihiwalay ng bismuth ay nangyayari sa mga paulit-ulit na thermal excursion at ang compatibility nito sa lead-containing na mga bahagi ay dapat na mahigpit na nakaiwas sa mel depression. Ang disenyo ng flux na sasakyan ay malakas na nagmo-modulate sa real-world na gawi ng bawat alloy, dahil hindi-Ang mga malinis na formulation na may pinasadyang acid strength at resin hardening profile ay tumutukoy sa residue cleanliness, head-in-pillow mitigation, at post-reflow corrosion resistance, lalo na kapag ipinares sa immersion silver o ENIG finishes na nagpapakita ng variable na palladium o gold na kapal na nakakaapekto sa solderability. Malaki ang pagkakaiba ng buhay ng stencil sa pagitan ng mga system, dahil ang SAC305 ay karaniwang nagpapanatili ng pare-parehong kahusayan sa paglipat sa loob ng 4-6 na oras sa ilalim ng kontroladong halumigmig, samantalang ang SN100C ay maaaring magpakita ng mas maagang pag-anod ng lagkit na lampas sa 3 oras maliban kung pinalamig bago gamitin at pinapanatili ang mahigpit na kinokontrol na mga kondisyon sa kapaligiran. Nakadepende ang mga antas ng voiding sa QFN at LGA packages hindi lamang sa density ng haluang metal at outgassing kinetics kundi pati na rin sa flux volatile content at ramp rate control, kaya ang SAC405 ay kadalasang nagbubunga ng 10–15% na mas mababang void area kaysa SAC305 sa ilalim ng magkaparehong mga setting ng profile dahil sa binagong flux decomposition timing. Malaki ang pagkakaiba ng pagiging posible ng muling paggawa, dahil ang mga joint ng SN100C ay nangangailangan ng mas mataas na localized na pag-init upang makamit ang ganap na pag-relt nang hindi nakakagambala sa mga katabing bahagi, habang ang SC27 ay nagbibigay-daan sa mas mabilis, mas malamig na mga rework cycle ngunit nanganganib sa hindi kumpletong intermetallic formation kung ang dwell time ay bumaba sa ibaba ng 60 segundo sa peak. Nakompromiso ang shelf life stability sa itaas ng 25°C para sa lahat ng system, ngunit nagpapakita ang SC27 ng pinabilis na pagtaas ng lagkit pagkatapos ng 7 araw sa temperatura ng kuwarto kumpara sa 14 na araw para sa SAC305, na nangangailangan ng mas mahigpit na cold-chain logistics at disiplina sa imbentaryo na unang-expired na unang ginamit. Mahalaga ang compatibility testing sa mga uri ng solder mask, dahil ang high-Tg FR-4 laminates na may silicone-free mask ay sumusuporta sa mas mahusay na adhesion para sa SAC405, samantalang ang halogen-free solder mask ay maaaring makipag-ugnayan nang hindi mahuhulaan sa SN100C's nickel-modified oxide layer na humahantong sa hindi pare-parehong fillet formation. Ang resolution ng pag-print pababa sa 0.3mm pitch ay regularnakamit gamit ang SAC305 gamit ang 3.5µm electroformed stencil, ngunit nangangailangan ang SC27 ng mas mahigpit na kontrol sa distribution size ng particle sa ibaba 20µm D90 para maiwasan ang pagbara sa mga pinong aperture, at ang mas mababang metal load nito na 88.5% kumpara sa 89.5% ng SAC305 ay nangangahulugan na mas mabilis na bumababa ang pagkakapare-pareho ng dami ng deposito sa panahon ng pinahabang pag-print. Ang magkasanib na pagsukat ng lakas sa daisy-chained test boards ay nagpapakita ng SAC405 na naghahatid ng 5–8MPa na mas mataas na shear strength kaysa SAC305 pagkatapos ng 1000 thermal cycle mula −40°C hanggang +125°C, ngunit ang SN100C ay nagpapakita ng superior crack propagation resistance sa cross-section analysis sa kabila ng bahagyang mas mababang average pull force. Ang real-time na pagsubaybay sa paste rheology gamit ang rotational viscometry ay nagpapakita na ang storage sa 5°C ay nagpapahaba ng magagamit na buhay ng trabaho ng 2.3× para sa SAC305 ngunit 1.6× lang para sa SC27, na nagpapatunay na ang mga system na naglalaman ng bismuth ay humihiling ng mas agresibong pamamahala sa temperatura sa buong supply chain at factory floor.