Kesan Kadar Penyejukan pada Sambungan Bar Pateri

Mengawal kadar penyejukan selepas pengaliran semula bukanlah pertimbangan kedua tetapi faktor penentu yang membentuk struktur mikro akhir, integriti antara muka dan kebolehpercayaan jangka panjang setiap sambungan Solder Bar, kerana kinetik pemejalan mengawal pengasingan fasa, penghalusan bijirin, dan pertumbuhan kompaun antara logam (IMC) pada antara muka pateri kuprum, dan penyimpangan sekecil 1°C / pecahan boleh menyalurkan pecahan. pemisahan antara muka di bawah kitaran haba.

Kadar penyejukan yang tinggi, biasanya melebihi 3°C/s untuk Sn63Pb37 atau 2.5°C/s untuk SAC305, menyekat resapan atom semasa pemejalan, menghasilkan rangkaian dendritik yang kaya dengan Sn yang lebih halus, saiz butiran β-Sn primer yang dikurangkan dan lebih sempit Culding6Sn5 lapisan horisontal µsus µ di bawah 1, selepas kerapkali menyejukkan lapisan horisontal µsus 1, selepas ketebalan lapisan antara logam sejuk µm 1 yang lebih halus. 3.2 µm selepas penyejukan relau, namun faedah ini datang dengan peningkatan tegasan tegangan sisa disebabkan oleh penguncupan perbezaan antara pateri dan substrat PCB, yang meningkatkan kebarangkalian permulaan retak mikro berhampiran tepi pad atau dalam pateri pukal, terutamanya apabila digabungkan dengan tapak kaki komponen besar atau bahan tidak padan CTE tinggi seperti FR-4.

Sebaliknya, penyejukan perlahan di bawah 0.5°C/s membolehkan masa yang berpanjangan di atas suhu eutektik, menggalakkan pertumbuhan Cu6Sn5 yang berlebihan dan juga pembentukan Cu3Sn pada antara muka kuprum, di mana ketebalan IMC mungkin melebihi 4.5 µm dalam beberapa minit, memperkenalkan kerapuhan dan mengurangkan kekuatan ricih sehingga 22%, berbanding dengan penyejukkan sampel secara optimum pada pembekuan. Sempadan Cu/Cu6Sn5 disebabkan oleh fluks Cu dan Sn yang tidak seimbang, terutamanya dalam aplikasi arus tinggi di mana penghijrahan elektrik mempercepatkan pengumpulan kekosongan.

Komposisi aloi bar pateri menentukan tetingkap yang optimum: Aloi yang mengandungi Pb bertolak ansur dengan kadar yang lebih perlahan disebabkan oleh suhu pepejal yang lebih rendah dan julat pastri yang lebih luas, manakala varian SAC tanpa plumbum menuntut kawalan yang lebih ketat kerana kecerunan liquidus-solidus yang lebih curam menguatkan sensitiviti kepada pengasingan yang disebabkan oleh penyejukan, contohnya, penyejukan yang lebih banyak berlaku di bawah Ag3Sun yang disetempatkan. taburan kekerasan heterogen dan laluan retak keletihan pramatang semasa ujian kejatuhan peringkat papan.

Geometri sendi memodulasi lagi jisim haba dan kecekapan pengekstrakan haba, jadi perintang 0805 yang dipateri dengan bar yang sama mempamerkan gelagat penyejukan berkesan yang berbeza dengan ketara berbanding kapasitor 1206 atau pakej QFN dengan vias terma, bermakna profil ramp-down ketuhar mesti ditentukur bagi setiap keluarga produk dan bukannya digunakan secara global, dan menggunakan muncung termokopel udara paksa pada lokasi alir semula yang sah, bukan masa nyata. hanya pada permukaan papan, untuk mengelakkan bacaan purata mengelirukan yang menutupi terlalu panas atau kurang penyejukan setempat.

Konsistensi pembuatan terjejas apabila penyejukan dibiarkan tanpa dipantau, kerana variasi batch-to-batch dalam suhu ambien, kelajuan penghantar, atau aliran pembersihan nitrogen mengubah kadar berkesan tanpa mencetuskan penggera, membawa kepada kemerosotan halus tetapi terkumpul dalam hayat kitaran terma, di mana sambungan dari garisan yang sama menunjukkan median kitaran-ke-kegagalan antara 2,2000 pada zon selepas aliran sama ada bergantung kepada 2,2000. purata 1.7°C/s atau 0.9°C/s merentas tiga anjakan berturut-turut.

Alat pemprofilan haba mesti menangkap sekurang-kurangnya dua termokopel bagi setiap sambungan kritikal, satu pada penamatan komponen, satu pada pad bersebelahan, untuk menyelesaikan kecerunan ruang, kerana perbezaan melebihi 4°C merentasi satu bola BGA pic 0.4 mm menunjukkan pemejalan tidak seragam yang menggalakkan pertumbuhan IMC tidak simetri dan pengagihan tegasan pencongan secara terus ke dalam ketuhar semakan lengkungan yang tertutup dan data seperti itu seharusnya menjadi suapan di luar talian. selepas kejatuhan hasil berlaku.

Analisis pulangan medan secara konsisten mengesan bukaan awal kehidupan dan seluar pendek terputus-putus kepada kecacatan berkaitan penyejukan termasuk mikrovoid di bawah pad besar, spalling IMC kolumnar selepas kerja semula, dan prekursor misai Sn yang terbentuk semasa penyimpanan yang disejukkan perlahan, yang semuanya boleh dicegah melalui protokol kelayakan khusus kadar yang merangkumi ujian keratan rentas, keratan terma dan accelerasi. −40°C hingga +125°C dengan tempat tinggal selama 15 minit.