Олово-серебро-медь - Tin-silver-copper - Wikipedia

Олово-серебро-медь (Sn -Ag -Cu, также известный как SAC), это без свинца (Без свинца ) сплав обычно используется для электронных припаять. Сплав олово-серебро-медь был преобладающей системой сплава, используемой для замены олова-свинца, потому что он близок к эвтектика, с адекватным термическая усталость свойства, прочность и смачиваемость.[1] Бессвинцовый припой привлекает к себе большое внимание, поскольку признано влияние свинца на окружающую среду в промышленных продуктах, и в результате RoHS законодательство по удалению свинца и других опасных материалов из электроники. Японские производители электроники также рассмотрели Без свинца припой за его промышленные преимущества.

Типичные сплавы 3–4% серебро, 0.5–0.7% медь, а остаток (95% +) банка.[2] Например, обычный припой SAC305 состоит из 3,0% серебра и 0,5% меди. В некоторых приложениях используются более дешевые альтернативы с меньшим содержанием серебра, например SAC105 и SAC0307 (0,3% серебра, 0,7% меди) за счет несколько более высокой температуры плавления.

Приложения

Сплавы SAC являются основным выбором для бессвинцовых технология поверхностного монтажа (SMT) сборка в электронной промышленности.[3] SMT - это процесс, при котором компоненты схемных сборок устанавливаются непосредственно на поверхность печатная плата и припаял на место. SMT в значительной степени заменил «технологию сквозных отверстий», когда компоненты вставляются проводами в отверстия в печатная плата.

История

В 2000 г. было реализовано несколько инициатив по выпуску бессвинцовых сборок и микросхем, Японская ассоциация развития электронной промышленности (JEIDA) и Директива об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE). Эти инициативы привели к тому, что сплавы олово-серебро-медь были рассмотрены и протестированы как бессвинцовые. шарик припоя альтернативы для сборок продуктов массива.[4]В 2003 году в качестве бессвинцового припоя использовалось олово-серебро-медь. Тем не менее, его характеристики подверглись критике, поскольку он оставлял тусклую, неровную поверхность и было трудно контролировать содержание меди.[5] В 2005 году сплавы олово-серебро-медь составляли примерно 65% бессвинцовых сплавов, используемых в промышленности, и этот процент постоянно увеличивается.[3] Крупные компании, такие как Sony и Intel перешли с использования свинцового припоя на сплав олово-серебро-медь.[6]

Ограничения и компромиссы

Технологические требования к припоям SAC (без свинца) и припоям Sn-Pb различны как материально, так и логистически для сборки электроники. Кроме того, надежность припоев Sn-Pb хорошо известна, в то время как припои SAC все еще исследуются (хотя было проделано много работы по обоснованию использования припоев SAC, таких как проект iNEMI по бессвинцовой пайке). заключается в том, что бессвинцовая пайка требует более высоких температур и усиленного контроля процесса для достижения тех же результатов, что и при использовании оловянно-свинцового метода. В температура плавления сплавов SAC составляет 217–220 ° C, что примерно на 34 ° C выше, чем температура плавления из эвтектического сплава олово-свинец (63/37). Для этого требуются пиковые температуры в диапазоне 235–245 ° C. смачивание и впитывание.[3]Некоторые из компонентов, чувствительных к температурам сборки SAC: электролитические конденсаторы, разъемы, оптоэлектроника, и пластиковые компоненты более старого стиля. Однако ряд компаний начали предлагать компоненты, совместимые с температурой 260 ° C, чтобы удовлетворить требованиям бессвинцовых припоев. iNEMI предположила, что хорошей целью для целей разработки будет температура около 260 ° C.[7]Кроме того, припои SAC легированы большим количеством металлов, поэтому существует потенциал для гораздо большего разнообразия интерметаллиды присутствовать в паяном соединении. Эти более сложные композиции могут привести к паяное соединение микроструктуры, которые не так тщательно изучены, как современные микроструктуры оловянно-свинцового припоя.[8]Эти опасения усугубляются непреднамеренным использованием бессвинцовых припоев либо в процессах, разработанных исключительно для оловянно-свинцовых припоев, либо в средах, где взаимодействие материалов плохо изучено. Например, доработка оловянно-свинцового припоя бессвинцовым припоем. Эти возможности смешанной отделки могут отрицательно повлиять на надежность припоя.[8]

Преимущества

Припои SAC превзошли соединения припоев C4 с высоким содержанием свинца в керамических соединениях. массив сетки мячей (CBGA), которые представляют собой массивы шариковой сетки с керамической подложкой.[9] CBGA показал стабильно лучшие результаты при термоциклировании бессвинцовых сплавов. Полученные данные также показывают, что сплавы SAC пропорционально лучше термическая усталость как термоциклирование диапазон уменьшается. SAC работает лучше, чем Sn-Pb в менее экстремальных условиях циклирования. Еще одним преимуществом SAC является то, что он кажется более устойчивым к охрупчиванию золотом, чем Sn-Pb. По результатам испытаний прочность соединений у сплавов SAC значительно выше, чем у сплава Sn-Pb. Кроме того, режим разрушения изменяется с частично хрупкого разъединения соединения на вязкий разрыв с SAC.[7]

Рекомендации

  1. ^ Часто задаваемые вопросы о бессвинцовых припоях В архиве 15 октября 2006 г. Wayback Machine
  2. ^ Савамура, Тадаши; Игараси, Такео (29.06.2005). «Разница между различными композициями припоя Sn / Ag / Cu» (PDF). Алмит Лтд. Получено 2016-08-24.
  3. ^ а б c Питер Биокка, Дефекты бессвинцовой пайки SMT: как их предотвратить, зеркало: Бессвинцовые дефекты при пайке оплавлением - как их предотвратить, Эмснов, 17 февраля 2005 г.
  4. ^ STATS выбирает припой на основе чистого олова как лучшее решение для бессвинцовой упаковки, eetimes, 24 ноября 2000 г.
  5. ^ Могут ли паяные соединения без свинца выглядеть красиво? (и улучшить качество звука?), interconnectionworld, 16 декабря 2003 г.
  6. ^ "Выводим свинец" Т. ДеБонис, Intel 2007
  7. ^ а б Бессвинцовая паяльная сборка: влияние и возможности, Эдвин Брэдли, Motorola
  8. ^ а б Дэвид Хиллман, Мэтт Уэллс, Ким Чо и Рокуэлл Коллинз. «Влияние оплавления бессвинцового сплава припоя с использованием профиля оплавления сплава олово / свинец на целостность паяного соединения». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  9. ^ Глоссарий печатных плат