После перехода на серебросодержащий припой на производственной линии мы обнаружили, что степень перемычки паяных соединений резисторов 0402 снизилась на 37%. Это происходит не потому, что серебро снижает температуру плавления, а потому, что после внедрения серебра в оловянную матрицу оно значительно снижает поверхностное натяжение жидкого олова, что ускоряет скорость растекания расплавленного припоя по медным поверхностям OSP вблизи эвтектической температуры 183°C и уменьшает угол смачивания. Следовательно, при одинаковых параметрах печати разрушение паяльной пасты более равномерное. Серебросодержащий припой может заполнить дополнительный зазор толщиной 0,012 мм, особенно на нижних контактных площадках QFN с шагом 0,3 мм, что проявляется в уменьшении на 22% количества ложных отчетов о соединениях холодной пайки во время проверки AOI.
В паяных соединениях, выполненных обычной оловянной проволокой, микротрещины появились уже на 850-м цикле термоциклических испытаний, тогда как серебросодержащие паяные соединения продержались до 1240-го цикла, прежде чем произошло отслоение IMC-слоя на начальной стадии в нижней части шариков BGA. Это связано с тем, что интерметаллическое соединение Ag3Sn, образованное серебром и оловом, тоньше, чем Cu6Sn5 на границе раздела чистое олово-медь, а его коэффициент теплового расширения ближе к коэффициенту теплового расширения медной фольги, что приводит к более постепенному снятию напряжений. Однако следует отметить, что серебросодержащий припой более чувствителен к пиковой температуре оплавления. Когда температура зоны печи превышает 235°C, частицы Ag3Sn укрупняются и вместо этого ослабляют прочность. Однажды нам пришлось снизить пиковую температуру профиля печи для определенного автомобильного модуля с 242°C до 233°C, чтобы стабилизировать выход продукции.
Остаток серебросодержащего припоя имеет светло-желтый цвет и легче растворяется чистящими средствами, что связано с ионами серебра, ингибирующими карбонизацию канифольной смолы. Однако блеск поверхности паяных соединений после очистки ниже, чем у обычной оловянной проволоки, поскольку серебро способствует более мелкой кристаллизации припоя, и под микроскопом видно больше равноосных зерен. Хотя эта структура повышает устойчивость к вибрации, она требует повторной калибровки порога распознавания оттенков серого AOI; в противном случае обычные паяные соединения будут ошибочно расценены как недостаточный припой.
Коллеги из отдела закупок сообщили, что цена за единицу серебросодержащего припоя выше на 18%, но после всестороннего расчета трудозатрат на доработку и затрат на жалобы клиентов фактическое снижение затрат на одну плату составляет 0,37 юаня. Ключевым моментом является соответствие соответствующим спецификациям. Например, когда для ручной пайки используется серебросодержащая оловянная проволока диаметром 0,3 мм, ощущение подачи проволоки относительно жесткое, поэтому температуру паяльника необходимо увеличить с 320°C до 335°C, чтобы поддерживать ту же скорость смачивания, в то время как обычная оловянная проволока уже демонстрирует очевидные разбрызгивания флюса при этой температуре.
Мы проверили влияние различного содержания серебра. Оловянная проволока с содержанием серебра 0,3% демонстрирует ограниченное улучшение отверстий в паяных соединениях во время пайки волновой пайкой, но версия с содержанием серебра 0,7% может полностью оборачивать контакты в течение 3 секунд после погружения в олово. Однако когда содержание серебра превышает 0,9%, увеличение вязкости припоя приводит к более частому засорению сопел. Поэтому мы, наконец, выбрали значение окна 0,65%±0,05%, которое находится точно в точке баланса между точкой перегиба характеристик смачивания и совместимостью оборудования.
