Niniejszy artykuł jest zwięzłym podsumowaniem pracy badawczej zatytułowanej "Addressing Low-Temperature Rework Concerns", której autorami są Tim O'Neill, Jen Fijalkowski, Carlos Tafoya, Yuan Xu, Steve Hrcek (AIM Solder, Montreal, Quebec, Kanada), Leo Lambert (EPTAC Corporation, Manchester, NH, USA), Bob Willis (Chelmsford, Essex, Anglia) i S'ad Hamasha, Ph. D. (Auburn University, Auburn, AL, USA). Pełny artykuł badawczy został zaprezentowany na SMTAI 2022.
Znaczenie rozwiązywania problemów związanych z obróbką w niskich temperaturach
Niskotemperaturowe (LT), wysokobizmutowe stopy lutownicze zyskały duże zainteresowanie wśród producentów elektroniki użytkowej, ponieważ oferują korzyści kosztowe w porównaniu z tradycyjnymi stopami srebra i stopami o niskiej zawartości srebra. Jednak jednym z aspektów, który został pominięty przy wdrażaniu stopów niskotemperaturowych, jest przeróbka i procesy mocowania po montażu. Niniejszy artykuł ma na celu odniesienie się do kwestii przeróbek związanych z lutami niskotemperaturowymi i zawiera wskazówki dotyczące materiałów i technik przeróbek w celu pomyślnego wdrożenia.
Wyzwanie lutowania w niskiej temperaturze
Niskotemperaturowe stopy lutownicze, zwłaszcza te zawierające bizmut, wykazują unikalne właściwości, które sprawiają, że ich wdrożenie jest wyzwaniem. Stopy zawierające bizmut oferują niższe temperatury topnienia, ale kruchość bizmutu utrudnia produkcję drutu rdzeniowego z topnikiem, który jest niezbędny w niektórych procesach lutowania. Ograniczenie to doprowadziło do dwóch podejść do przezwyciężenia tego wyzwania: zastosowanie lutowia z drutu litego o wysokiej zawartości bizmutu z zewnętrznym topnikiem lub zastosowanie tradycyjnego lutowia z drutu rdzeniowego z topnikiem cyna/srebro/miedź (SAC) do przeróbki połączeń lutowanych w niskich temperaturach.
Metodologia eksperymentalna: Badanie wydajności regeneracji lutów niskotemperaturowych
Aby zbadać wydajność przeróbki lutów niskotemperaturowych, badanie obejmowało trzy warunki przeróbki.
-
- Warunek 1 użyto pasty Sn42/Bi57/Ag1 i drutu rdzeniowego SAC305.
-
- Warunek 2 użyto pasty Sn42/Bi57/Ag1 z litym drutem Sn42/Bi57/Ag1 i topnikiem zewnętrznym.
-
- Warunek 3 Do przeróbki użyto pasty SAC305 i drutu rdzeniowego SAC305.
Analiza przekroju poprzecznego i testy wytrzymałości na ścinanie zostały przeprowadzone na różnych komponentach w celu oceny jakości połączenia lutowanego.
Wyniki i obserwacje: Ocena jakości i plastyczności połączeń lutowanych
Badanie wykazało, że stopy niskotemperaturowe stosowane w procesach SMT i PTH można z powodzeniem przerabiać za pomocą drutu litego o niskiej temperaturze topnienia i topnika zewnętrznego, a także za pomocą lutowia drutowego SAC305 z rdzeniem topnikowym. Połączenia lutowane spełniły kryteria IPC klasy 1, 2 i 3, co wskazuje na ich niezawodność. Wyniki testu ścinania wykazały, że połączenia lutowane SAC były bardziej plastyczne niż ich odpowiedniki z bizmutem.
Skuteczna regeneracja lutów niskotemperaturowych
Badania wykazały, że przeróbka lutów niskotemperaturowych jest możliwa przy użyciu odpowiednich technik i materiałów. Podczas gdy lity drut Sn/Bi z zewnętrznym topnikiem wymaga starannego rozważenia odpowiedniego topnika, użycie drutu rdzeniowego z topnikiem SAC305 upraszcza proces przeróbki. Badanie podkreśla również znaczenie szkolenia operatorów w zakresie przeróbek niskotemperaturowych, ponieważ nawet w przypadku wysoko wykwalifikowanego operatora wyniki były nieco zmienne.
Obszary wymagające dalszych badań
Planowane są dalsze badania mające na celu ocenę wpływu stopów niskotemperaturowych na żywotność grotu lutownicy i sprzętu. Dodatkowo przeprowadzone zostaną badania nad łatwością usuwania ciemnych pozostałości z topnika stopów niskotemperaturowych.
Aby uzyskać dostęp do pełnego artykułu, kliknij tutaj.
