Ciri Kekuatan Bersama Bar Pateri

Kekuatan sambungan Bar Solder bukanlah sifat bahan intrinsik tetapi hasil yang timbul dibentuk oleh interaksi dinamik antara kimia aloi, parameter profil aliran semula, kemasan permukaan pad, dan penuaan terma selepas pematerian; contohnya, Bar Pateri Sn63Pb37 lazimnya memberikan kekuatan ricih 28–32 MPa pada pad tembaga siap ENIG apabila disejukkan pada 3°C/s selepas pengaliran semula puncak pada 225°C, manakala aloi yang sama pada bersalut OSP Cu mungkin turun kepada 24–27 MPa intermetal dan sebatian sebatian yang lebih tinggi (intermetal vo.

Ketebalan dan morfologi lapisan IMC Cu6Sn5 pada antara muka pateri-tembaga secara langsung memodulasi kekuatan sendi, di mana pertumbuhan IMC mengikut undang-undang parabola dengan masa dan suhu, jadi tinggalan 120 saat pada 180°C semasa rendam meningkatkan purata ketebalan IMC daripada 1.8 μm kepada 3.1 μm, tetapi pada mulanya mengukuhkan ikatan. tenaga patah sehingga 35% di bawah beban ricih.

Varian Solder Bar tanpa plumbum seperti SAC305 mempamerkan suhu pepejal yang lebih tinggi dan julat pastri yang lebih sempit, menyebabkan kecerunan liquidus–solidus yang lebih curam yang menguatkan pengasingan mikrostruktur semasa pemejalan, dan kesan ini, digabungkan dengan kinetik resapan yang lebih perlahan dalam sistem Sn–Ag–Cu, kedua-dua sistem penyahgugusan zarah Ag-3, pengguguran Ag-3 yang mana mengurangkan pemindahan beban berkesan merentasi sambungan dan terangkan mengapa sambungan SAC305 pada pad perak rendaman menunjukkan kekuatan ricih purata 12–15% lebih rendah daripada Sn63Pb37 dalam keadaan aliran semula yang sama.

Keserasian kemasan permukaan memainkan peranan penting dalam kebolehulangan Kekuatan Bersama, kerana emas rendaman nikel tanpa elektro (ENIG) menyediakan penghalang seragam terhadap pengoksidaan kuprum namun memperkenalkan Ni3Sn4 rapuh pada antara muka pateri Ni–apabila pengaliran semula melebihi 240°C selama lebih daripada 60 saat, manakala pengawetan ttPb3 organik yang sangat baik untuk S3P6 (kebolehlarutan kami). tetapi merosot dengan cepat melebihi 200°C, mengakibatkan lekatan antara muka yang tidak konsisten dan berselerak dalam nilai Kekuatan Bersama yang diukur melebihi ±9% dalam lot pengeluaran.

Kadar penyejukan selepas pengaliran semula secara kritikal mempengaruhi penghalusan struktur bijian, kerana penyejukan yang lebih pantas menyekat pertumbuhan berlebihan IMC dan mengehadkan kekasaran bijirin β-Sn, dan tanjakan terkawal 4°C/s menghasilkan sambungan dengan kekuatan hasil 11% lebih tinggi berbanding 1°C/s walaupun penyejukan pada substrat FR-4C yang sama berisiko tinggi di bawah FR-4C. keretakan kejutan dalam BGA atau bungkusan seramik kawasan besar.

Pendedahan kitaran terma mempercepatkan penebalan IMC dan pembentukan lompang Kirkendall di sempadan Cu–IMC, terutamanya dalam aloi kandungan tembaga tinggi seperti Sn96.5Ag3.0Cu0.5, di mana 500 kitaran antara -40°C dan 125°C meningkatkan ketebalan purata IMC4.6 μm daripada 25°C kepada purata IMC4 μm. pengurangan 42% dalam Kekuatan Bersama median, mengesahkan bahawa kebolehpercayaan jangka panjang tidak boleh disimpulkan semata-mata daripada data ujian mekanikal yang dialirkan semula.

Kimia sisa fluks berinteraksi dengan kuat dengan komposisi Solder Bar, kerana fluks tidak bersih yang mengandungi halida menggalakkan kakisan setempat di tepi pateri pateri apabila dipasangkan dengan aloi Sn tinggi, dan laluan degradasi ini menjadi dominan selepas penyimpanan 85°C/85% RH selama 1000 jam, mengurangkan keterlihatan antara muka hingga 28% kelarutan secara pukal.

Variasi Kekuatan Bersama merentas PCB tunggal selalunya boleh dikesan kepada perbezaan jisim terma tempatan dan bukannya ketidakkonsistenan Solder Bar, kerana pasif 0402 bersebelahan dan pakej QFN-48 mengenakan kadar pengekstrakan haba yang berbeza semasa penyejukan, dan ini menyebabkan kecerunan ketebalan IMC sebanyak ±1.3 μm merentasi kekuatan 25 mm translating yang boleh ditransmisikan secara langsung ±7.2 MPa walaupun menggunakan Bar Pateri yang diperakui dengan <0>

Suasana pengaliran semula lebih penting untuk Bar Solder takat lebur tinggi seperti Sn96.5Ag3.0Cu0.5, kerana persekitaran nitrogen dengan O₂ <100>

Akhirnya, Kekuatan Bersama Bar Solder mesti dinilai dalam konteks proses penuhnya, bukan sebagai nilai helaian spesifikasi kendiri, kerana sisihan kecil dalam kelajuan penghantar, ketepatan peletakan termokopel atau ketebalan tindanan papan mengubah profil terma yang cukup untuk mengalihkan kinetik IMC, ketumpatan nukleasi bijian dan agihan tegasan sisa, yang kesemuanya menumpu untuk menentukan integriti sambungan akhir mekanikal.