Low Temperature Alloy Weakness ng Solder Wire

Ang Solder Wire batay sa mababang temperatura na mga formulation na haluang metal, na kadalasang naglalaman ng bismuth, indium, o tin-bismuth eutectics na may mga melting point na mas mababa sa 150°C, ay naghahatid ng naka-target na flexibility ng proseso para sa mga thermally fragile na bahagi, ngunit ang integridad ng istruktura nito ay kapansin-pansing lumalala kapag sumasailalim sa mekanikal na stress, matagal na pagkakalantad sa thermal, o paulit-ulit na thermal cycling, na may mas mababang thermal cycling. pagkakaisa, pinababang dislocation mobility resistance, at isang mas makitid na hanay ng solidification na nagtataguyod ng microsegregation sa panahon ng paglamig.

Ang haluang metal na komposisyon ng mababang temperatura na solder wire ay likas na nagsasakripisyo ng ductility para sa mabilis na solidification, dahil ang pagdaragdag ng bismuth na higit sa 47 weight percent ay nagpapakilala ng malutong na Bi-rich phase sa kahabaan ng mga hangganan ng butil, habang ang sobrang indium na nilalaman ay nagpapalambot sa matrix at nagpapabilis ng interdiffusion sa mga interface ng tanso, na humahantong sa napaaga na void formation at humina ang flexural na reliability sa ilalim ng automotive na kakayahang umangkop. at mga naisusuot na electronics assemblies.

Ang pag-uugali ng basa ng mababang temperatura ng alloy na solder wire ay makabuluhang bumababa sa OSP-finished PCB pads at ENIG surface dahil sa mabagal na Flux activation kinetics sa sub-200°C reflow peak, at dahil ang pinababang surface tension ng molten Bi-Sn alloys ay humahadlang sa kusang pagdaloy ng mga capillary sa fine-pitch na mga gaps nang hindi pare-pareho, na nagreresulta sa hindi pagkakatugma ng mga puwang sa fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pagkakatugma ng mga puwang sa fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pagkakatugma ng mga puwang sa fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagkakabuo ng mga puwang sa fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagkakabuo ng mga puwang sa pinong-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagkakabuo ng mga puwang sa fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagbubuo ng fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagbubuo ng fine-pitch, na nagreresulta sa hindi pare-parehong pagbubuo ng fine-pitch. mas mataas na rate ng head-in-pillow defect sa panahon ng QFN at BGA rework operations.

Ang paglago ng intermetallic compound sa solder-copper interface ay nananatiling thermodynamically unstable sa mga low temperature alloy system, dahil ang Cu6Sn5 formation ay pinipigilan sa ibaba 210°C at ang Cu3Sn nucleation ay naantala nang lampas sa 180°C, na nagiging sanhi ng hindi pare-parehong pamamahagi ng kapal ng IMC sa mga joints, nagpapataas ng interfacial resistivity sa paglipas ng panahon, at nagpapababa ng kirkendall na limitasyon ng kapangyarihan na isinasagawa sa panahon ng Kirkendall threshold. 85°C/85% RH sa loob ng 1000 oras.

Ang thermal fatigue resistance ng low temperature na haluang metal na solder wire ay mabilis na bumababa pagkatapos ng 500 cycle sa pagitan ng −40°C at +125°C, hindi lamang dahil sa coefficient-of-thermal-expansion mismatch amplification sa pagitan ng SnBi at FR-4 substrates, ngunit dahil din sa progresibong coarsening ng primary Sn dendrite na continuity at Sn dendrites na continuity sa ilalim ng cyclic strain, sa gayon ay pinabilis ang pagpapalaganap ng crack sa mga mahihinang intergranular na landas na dati ay hindi napapansin sa mga maginoo na SAC305 joints.

Ang katatagan ng imbakan ay nagpapakita ng isa pang hadlang sa pagpapatakbo, dahil ang mababang temperatura na haluang metal na solder wire ay mas mabilis na nag-oxidize sa nakapaligid na hangin dahil sa mas mataas na bismuth surface activity at mas mababang oxide film adhesion energy, na nangangailangan ng nitrogen purging sa panahon ng pag-unwinding ng spool, agarang paglalagay ng flux bago pagpapakain, at mahigpit na kontrol sa halumigmig na mas mababa sa 30% RH sa reel storage cabinets sa panahon ng pag-iimbak at pag-print ng flux ball.

Ang electrical conductivity ng low temperature Alloy Solder wire ay bumaba nang 15–22% mas mababa sa standard na katumbas ng Sn63Pb37 dahil sa electron scattering sa Bi–Sn phase boundaries at binawasan ang mean free path sa segregated microstructure, na ginagawa itong hindi angkop para sa mga high-current trace na nagdadala ng higit sa 3A na lugar na may kompensasyon ng kapangyarihan nang walang mga cross-sectional na lugar na may kompensasyon. ang pag-init ay dapat manatili sa ibaba 5°C/W junction-to-ambient rise.

Nagiging hindi maiiwasan ang pagpapaliit ng window ng proseso kapag pinapalitan ang mababang temperatura na haluang metal na solder wire sa mga legacy na linya ng SMT na orihinal na na-calibrate para sa 220–250°C na peak profile, dahil ang mga rate ng preheat ramp ay dapat pabagalin upang maiwasan ang flux splatter mula sa napaaga na pagsabog ng solvent, ang mga tagal ng pagbabad ay pinalawig upang matiyak ang pare-parehong temperatura ng core sa kabila ng mas mababang pagpasok ng thermal mass 30%, at ang pagpasok ng thermal mass ng 30% ay nadagdagan, at ang pagpasok ng thermal mass ay 30% Bi oksihenasyon sa panahon ng tunaw na estado na pagpapanatili.

Ang joint shear strength na sinusukat sa bawat IPC-J-STD-002 ay bumaba mula sa 32 MPa sa SAC305 hanggang 18–21 MPa sa Sn42Bi58 solder wire pagkatapos ng 24 na oras na ambient aging, at higit pang bumaba sa 12–14 MPa pagkatapos ng steam aging sa 100°C sa loob ng 8 oras, na nagpapatunay na ang hydrocomposition ay na-deposito ng 8 oras. rosin-based activators at nagpo-promote ng interfacial delamination sa Ni(P) barrier layer sa ENIG finishes.

Dapat timbangin ng mga desisyon sa pagpapalit ang mga trade-off sa pagitan ng thermal safety margin at pangmatagalang mechanical survivability, dahil ang pagpili ng mababang temperatura na haluang metal na solder wire para lamang protektahan ang mga MLCC o OLED na driver ay binabalewala ang hindi maibabalik na pagkasira nito pagkatapos ng tatlong reflow PASS, ang hindi pagkakatugma nito sa wave soldering equipment na kulang sa tumpak na 138–145°C sa pagpigil sa temperatura ng makina upang mapanatili ang pagkabigla, at ang pagkabigla nito ay lumampas sa kontrol ng temperatura ng paliguan, at ang pagkabigla nito ay lumampas sa kontrol ng temperatura ng makina, at bulk fracture sa handheld device drop-test scenario.