Technologie PCB - Facteurs déterminant l'interconnexion de soudure sans plomb PCB

Avec de plus en plus de produits électroniques de PCB sans plomb sur le marché, la question de la fiabilité est devenue une préoccupation pour beaucoup. Contrairement à d'autres problèmes liés à l'absence de plomb (par exemple, le choix des alliages, les fenêtres de processus, etc.), nous entendons souvent des opinions différentes sur la fiabilité. Au début, nous avons entendu de nombreux « experts» dire que le plomb sans plomb est plus fiable que le plomb étain. Juste au moment où nous croyons que c'est vrai, un autre « expert» dit que l'étain - plomb est plus fiable que l'absence de plomb. Lequel devrions - nous croire? Cela dépend des circonstances.

La fiabilité des interconnexions soudées sans plomb PCB est un problème très complexe qui dépend de nombreux facteurs. Nous énumérons simplement les sept facteurs suivants:

1) dépend de l'alliage de soudage. Pour le soudage à reflux, l'alliage de soudure sans plomb PCB « principal» est le Sn - Ag - Cu (SAC), tandis que le soudage à la vague peut être le sac ou le Sn - Cu. Les alliages sac et Sn - Cu ont des caractéristiques de fiabilité différentes.

2) dépend des conditions de processus. La température de soudage est généralement de 260°C pour les cartes de grande taille et complexes, ce qui peut avoir un impact négatif sur la fiabilité des composants PCB, mais moins sur les petites cartes, car la température maximale de soudage par retour peut être relativement faible.

3) dépend du stratifié de PCB. Certains PCB (en particulier les grandes et complexes cartes de circuits imprimés épais) peuvent provoquer des délaminages, des fissures de laminage, des fissures de Cu, des CAF (barbes conductrices d'anode) en raison de la température de soudage sans plomb plus élevée du PCB en raison des caractéristiques du stratifié. Les taux d'échec tels que l'échec ont augmenté. Il dépend également du revêtement de surface du PCB. Par example, après observation, on constate que les joints entre la soudure et la couche de ni (issus du revêtement enig) sont plus susceptibles de se rompre (par example OSP et Silver DIP) que les joints entre la soudure et le Cu, notamment sous choc mécanique (par example test de chute). En outre, lors d'un test de chute, le soudage sans plomb de PCB provoque plus de fissures de PCB.

4) Cela dépend des composants. Certains composants, tels que les composants encapsulés en plastique, les condensateurs électrolytiques, etc., sont plus sensibles que d'autres à l'augmentation de la température de soudage. Deuxièmement, le fil d'étain est un autre problème de fiabilité, et les composants à espacement fin sont plus préoccupants dans les produits haut de gamme avec une longue durée de vie. En outre, le module élevé de l'alliage sac peut également mettre plus de pression sur les composants et poser des problèmes pour les composants à faible coefficient diélectrique K, qui sont généralement plus susceptibles de tomber en panne.

5) dépend des conditions de charge mécaniques. La sensibilité élevée aux taux de contrainte des alliages sac nécessite une plus grande attention à la fiabilité des interfaces de soudage sans plomb de PCB sous des chocs mécaniques tels que des chutes, des flexions, etc. À des taux de contrainte élevés, des contraintes excessives peuvent entraîner des interconnexions (et / ou des PCB) faciles à souder. Fractures

6) dépend des conditions de charge thermomécanique. Dans des conditions de cycle thermique, les interactions fluage / fatigue peuvent entraîner la défaillance des points de soudure par des effets cumulatifs de dommages (c. - à - D. épaississement / affaiblissement de la structure, apparition et propagation de fissures), et le taux de contrainte au fluage est un facteur important. Le taux de contrainte de fluage varie en fonction de l'importance de la charge thermomécanique sur le point de soudure, de sorte que dans des conditions "relativement douces", les points de soudure sac peuvent supporter plus de cycles thermiques que les points de soudure Sn - Pb, mais dans des conditions "plus sévères", les points de soudure inférieurs à Sn - Pb peuvent supporter moins de cycles thermiques. La charge thermomécanique dépend de la plage de température, de la taille du composant et du degré de désadaptation cte entre le composant et le substrat.

Par exemple, il y a eu des rapports montrant que sur la même carte qui a passé le test de cycle thermique, les composants avec des cadres de plomb cu dans les soudures sac ont subi plus de cycles thermiques que les soudures Sn - Pb et 42 fils en alliage ont été utilisés. Les composants du châssis (le défaut cte du PCB est plus élevé) échoueront plus tôt que les points de soudure en alliage sac par rapport aux points de soudure Sn - Pb. Toujours sur la même carte, les points de soudure du dispositif à puce en céramique 0402 ont subi plus de cycles thermiques dans le sac que le nombre de cycles thermiques de Sn - Pb, alors que le nombre de cycles thermiques de l'élément 2512 a été inversé. Pour donner un autre exemple, de nombreux rapports affirment que les points de soudure des résistances en céramique 1206 sur fr4 échouent plus tard que Sn - Pb dans le soudage de PCB sans plomb au cours d'un cycle thermique entre 0 ° C et 100 ° c. Lorsque les limites sont de - 40 ° C et 150 ° C, la tendance est exactement l'inverse.

7) dépend du "coefficient d'accélération". C'est également un facteur intéressant et étroitement lié, mais cela compliquera la discussion dans son ensemble, car différents alliages, tels que sac et Sn - Pb, ont des coefficients d'accélération différents. Par conséquent, la fiabilité des interconnexions de soudure sans plomb PCB dépend de nombreux facteurs.