Олово-серебро-медь

Олово-серебро-медь ( Sn - Ag - Cu , также известный как SAC ) — это , не содержащий свинца ( Pb ), сплав обычно используемый для пайки электронных устройств . Это основной выбор для бессвинцовой сборки по технологии поверхностного монтажа (SMT) в промышленности. ^[1] поскольку он близок к эвтектике , с адекватными термоусталостными свойствами, прочностью и смачиваемостью. ^[2] Бессвинцовый припой привлекает большое внимание, поскольку признано воздействие свинца в промышленных продуктах на окружающую среду, а также в результате принятия европейского законодательства RoHS по удалению свинца и других опасных материалов из электроники. Японские компании-производители электроники также рассматривали припой, не содержащий свинца, из-за его промышленных преимуществ.

Типичные сплавы — это 3–4% серебра , 0,5–0,7% меди и остальное (95%+) олова . ^[3] Например, обычный припой SAC305 содержит 3,0% серебра и 0,5% меди. В некоторых применениях используются более дешевые альтернативы с меньшим количеством серебра, такие как SAC105 и SAC0307 (0,3% серебра, 0,7% меди), за счет несколько более высокой температуры плавления.

История

реализовали несколько инициатив по производству бессвинцовых сборок и микросхем В 2000 году Японская ассоциация развития электронной промышленности (JEIDA) и Директива по отходам электрического и электронного оборудования (WEEE) бессвинцового . Эти инициативы привели к тому, что сплавы олово-серебро-медь были рассмотрены и испытаны в качестве альтернативы шарикам припоя для сборок изделий в виде массивов. ^[4]

В 2003 году олово-серебро-медь использовалось в качестве бессвинцового припоя. Однако его характеристики подверглись критике, поскольку оно оставляло тусклую, неровную поверхность и было трудно контролировать содержание меди. ^[5] В 2005 году сплавы олово-серебро-медь составляли около 65% бессвинцовых сплавов, используемых в промышленности, и этот процент увеличивался. ^[1] Крупные компании, такие как Sony и Intel, перешли от использования свинцовосодержащего припоя к сплаву олова, серебра и меди. ^[6]

Ограничения и компромиссы

Технологические требования к (бессвинцовым) SAC-припоям и Sn-Pb-припоям различаются как с точки зрения материала, так и с точки зрения логистики для сборки электронной техники. Кроме того, надежность олово-свинцовых припоев хорошо известна, в то время как припои SAC все еще изучаются (хотя была проделана большая работа для обоснования использования припоев SAC, например, в рамках проекта iNEMI по бессвинцовой пайке).

Одним из важных отличий является то, что пайка без свинца требует более высоких температур и повышенного контроля процесса для достижения тех же результатов, что и метод олово-свинец. Температура плавления сплавов SAC составляет 217–220 °C, что примерно на 34 °C выше, чем температура плавления эвтектического сплава олово-свинец (63/37). требуются пиковые температуры в диапазоне 235–245 °C Для достижения смачивания и впитывания влаги . ^[1]

Некоторыми компонентами, чувствительными к температурам сборки SAC, являются электролитические конденсаторы , разъемы , оптоэлектроника и пластиковые компоненты старого образца. Однако ряд компаний начали предлагать компоненты, совместимые с температурой 260 °C, чтобы удовлетворить требования к припоям, не содержащим свинца. iNEMI предположила, что хорошей целью для целей разработки будет температура около 260 °C. ^[7]

Кроме того, припои SAC легированы большим количеством металлов, поэтому существует вероятность гораздо более широкого спектра интерметаллидов присутствия в паяном соединении . Эти более сложные составы могут привести к образованию микроструктур паяных соединений , которые не так тщательно изучены, как современные микроструктуры припоя олово-свинец. ^[8] Эти опасения усугубляются непреднамеренным использованием бессвинцовых припоев либо в процессах, предназначенных исключительно для припоев олово-свинец, либо в средах, где взаимодействие материалов плохо изучено. Например, обработка паяного соединения олово-свинец бессвинцовым припоем. Эти возможности смешанной отделки могут отрицательно повлиять на надежность припоя. ^[8]

Преимущества

Припои SAC превосходят пайки C4 с высоким содержанием Pb в системах с керамической решеткой шариков (CBGA), которые представляют собой матрицы шариков с керамической подложкой. ^[9] CBGA показал неизменно лучшие результаты при термоциклировании для сплавов, не содержащих свинца. Результаты также показывают, что сплавы SAC пропорционально лучше справляются с термической усталостью по мере уменьшения диапазона термоциклирования . SAC работает лучше, чем Sn-Pb, в менее экстремальных условиях езды на велосипеде. Еще одним преимуществом SAC является то, что он более устойчив к охрупчиванию золота, чем Sn-Pb. По результатам испытаний прочность соединений сплавов SAC существенно выше, чем сплава Sn-Pb. Кроме того, вид разрушения изменяется с частично хрупкого разделения соединения на пластичный разрыв с SAC. ^[7]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Питер Биокка, Дефекты пайки SMT без свинца: как их предотвратить , зеркало: Дефекты пайки оплавлением без свинца – как их предотвратить , emsnow, 17 февраля 2005 г.
^ Часто задаваемые вопросы о бессвинцовой пайке. Архивировано 15 октября 2006 г., в Wayback Machine.
^ Савамура, Тадаши; Игараси, Такео (29 июня 2005 г.). «Разница между различными составами припоев Sn/Ag/Cu» (PDF) . ООО "Алмит" . Проверено 24 августа 2016 г.
^ STATS выбирает припой из чистого олова как лучшее бессвинцовое упаковочное решение , eetimes, 24 ноября 2000 г.
^ Могут ли бессвинцовые пайки быть красивыми? (и улучшить качество звука?) , Interconnectionworld, 16 декабря 2003 г.
^ «Выход вперед» , Т. ДеБонис, Intel, 2007 г.
^ Jump up to: ^а ^б Сборка бессвинцовой пайки: влияние и возможности , Эдвин Брэдли, Motorola
^ Jump up to: ^а ^б Дэвид Хиллман; Мэтт Уэллс; Ким Чо; Рокуэлл Коллинз. «Влияние оплавления припоя, не содержащего свинца, с использованием профиля оплавления сплава олова/свинца на целостность паяного соединения» . Бессвинцовая бумага . Американский институт конкурентоспособности. S2CID 2678802 .
^ Глоссарий печатных плат

[two-1] Jump up to: ^а ^б ^с Питер Биокка, Дефекты пайки SMT без свинца: как их предотвратить , зеркало: Дефекты пайки оплавлением без свинца – как их предотвратить , emsnow, 17 февраля 2005 г.

[2] Часто задаваемые вопросы о бессвинцовой пайке. Архивировано 15 октября 2006 г., в Wayback Machine.

[3] Савамура, Тадаши; Игараси, Такео (29 июня 2005 г.). «Разница между различными составами припоев Sn/Ag/Cu» (PDF) . ООО "Алмит" . Проверено 24 августа 2016 г.

[4] STATS выбирает припой из чистого олова как лучшее бессвинцовое упаковочное решение , eetimes, 24 ноября 2000 г.

[5] Могут ли бессвинцовые пайки быть красивыми? (и улучшить качество звука?) , Interconnectionworld, 16 декабря 2003 г.

[6] «Выход вперед» , Т. ДеБонис, Intel, 2007 г.

[six-7] Jump up to: ^а ^б Сборка бессвинцовой пайки: влияние и возможности , Эдвин Брэдли, Motorola

[seven-8] Jump up to: ^а ^б Дэвид Хиллман; Мэтт Уэллс; Ким Чо; Рокуэлл Коллинз. «Влияние оплавления припоя, не содержащего свинца, с использованием профиля оплавления сплава олова/свинца на целостность паяного соединения» . Бессвинцовая бумага . Американский институт конкурентоспособности. S2CID 2678802 .

[9] Глоссарий печатных плат

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]