Cín-stříbro-měď - Tin-silver-copper - Wikipedia

Cín-stříbro-měď (Sn -Ag -Cu, také známý jako VAK), je bezolovnaté (Bez Pb ) slitina běžně používané pro elektroniku pájka. Slitina cín-stříbro-měď byla převládajícím slitinovým systémem používaným k nahrazení cínu a olova, protože je blízko eutektický, s adekvátní tepelná únava vlastnosti, pevnost a smáčivost.[1] Bezolovnatá pájka si získává velkou pozornost, protože jsou uznávány vlivy olova na průmyslové výrobky z hlediska životního prostředí a v důsledku RoHS legislativa pro odstranění olova a jiných nebezpečných materiálů z elektroniky. Japonské elektronické společnosti se také zabývaly Bez Pb pájka pro své průmyslové výhody.

Typické slitiny jsou 3–4% stříbrný, 0.5–0.7% měď a zůstatek (95% +) cín.[2] Například běžná pájka „SAC305“ je 3,0% stříbra a 0,5% mědi. V některých aplikacích se používají levnější alternativy s menším množstvím stříbra, jako jsou SAC105 a SAC0307 (0,3% stříbra, 0,7% mědi), na úkor poněkud vyšší teploty tání.

Aplikace

Slitiny SAC jsou hlavní volbou pro bezolovnaté technologie povrchové montáže (SMT) montáž v elektronickém průmyslu.[3] SMT je proces, při kterém se komponenty obvodových sestav montují přímo na povrch a tištěný spoj a připájeny na místě. SMT do značné míry nahradila „technologii průchozích otvorů“, kde jsou komponenty vybaveny drátěnými vývody do otvorů v obvodová deska.

Dějiny

V roce 2000 proběhlo několik iniciativ bezolovnatých sestav a čipových produktů Japonské sdružení pro rozvoj elektronického průmyslu (JEIDA) a Směrnice o odpadu z elektrických a elektronických zařízení (WEEE). Tyto iniciativy vedly k tomu, že slitiny cínu, stříbra a mědi byly považovány a testovány jako bezolovnaté pájecí koule alternativy pro sestavy produktů pole.[4]V roce 2003 se cín-stříbro-měď používala jako bezolovnatá pájka. Jeho výkon však byl kritizován, protože zanechával matný, nepravidelný povrch a bylo obtížné udržet obsah mědi pod kontrolou.[5] V roce 2005 tvořily slitiny cín-stříbro-měď přibližně 65% bezolovnatých slitin používaných v průmyslu a toto procento rostlo.[3] Velké společnosti jako např Sony a Intel přešel z používání pájky obsahující olovo na slitinu cín-stříbro-měď.[6]

Omezení a kompromisy

Procesní požadavky na pájky SAC (bez Pb) a Sn-Pb se u elektronické montáže liší jak materiálně, tak logisticky. Spolehlivost pájek Sn-Pb je navíc dobře zavedená, zatímco pájky SAC stále procházejí studiem (ačkoli bylo odůvodněno použití pájek SAC, jako je iNEMI Lead Free Solder Project), bylo provedeno mnoho práce. je to, že pájení bez obsahu Pb vyžaduje vyšší teploty a zvýšenou kontrolu procesu, aby se dosáhlo stejných výsledků jako u metody cín-olovo. The bod tání slitin SAC je o 217–220 ° C nebo o 34 ° C vyšší než bod tání eutektické slitiny cín-olovo (63/37). To vyžaduje dosažení špičkových teplot v rozmezí 235–245 ° C smáčení a knot.[3]Některé ze součástí citlivých na montážní teploty SAC jsou elektrolytické kondenzátory, konektory, optoelektronika a starší plastové součásti. Řada společností však začala nabízet komponenty kompatibilní s 260 ° C, aby splnila požadavky na pájky bez obsahu Pb. Společnost iNEMI navrhla, že dobrým cílem pro vývojové účely bude asi 260 ° C.[7]Také pájky SAC jsou legovány větším počtem kovů, takže existuje potenciál pro mnohem širší škálu intermetalika být přítomen v pájeném spoji. Výsledkem mohou být tyto složitější kompozice pájecí spoj mikrostruktury, které nejsou tak důkladně studovány jako současné mikrostruktury pro pájení cínem a olovem.[8]Tyto obavy umocňuje neúmyslné použití bezolovnatých pájek buď v procesech určených výhradně pro pájení cínem a olovem, nebo v prostředích, kde interakce materiálů nejsou dobře pochopeny. Například přepracování pájeného spoje cín-olovo s pájkou bez obsahu Pb. Tyto možnosti se smíšeným povrchem by mohly negativně ovlivnit spolehlivost pájky.[8]

Výhody

Pájky SAC překonaly v keramice pájecí C4 spoje s vysokým Pb pole s míčem (CBGA) systémy, což jsou pole s kulovou mřížkou s keramickým substrátem.[9] CBGA vykazovalo trvale lepší výsledky v tepelném cyklování slitin bez obsahu Pb. Zjištění také ukazují, že slitiny SAC jsou proporcionálně lepší tepelná únava jako tepelné cyklování rozsah klesá. SAC funguje lépe než Sn-Pb za méně extrémních cyklistických podmínek. Další výhodou SAC je, že se zdá být odolnější vůči křehnutí zlata než Sn-Pb. Ve výsledcích zkoušky je pevnost spojů u slitin SAC podstatně vyšší než u slitin Sn-Pb. Režim poruchy se také změní z částečně křehkého oddělení kloubu na tvárné trhání pomocí SAC.[7]

Reference

  1. ^ Časté dotazy k bezolovnaté pájce Archivováno 15. Října 2006 v Wayback Machine
  2. ^ Sawamura, Tadashi; Igarashi, Takeo (2005-06-29). „Rozdíl mezi různými kompozicemi pájení Sn / Ag / Cu“ (PDF). Almit Ltd.. Citováno 2016-08-24.
  3. ^ A b C Peter Biocca, Bezolovnaté vady pájení SMT: Jak jim zabránit, zrcadlo: Bezolovnaté vady při pájení přetavením - jak jim zabránit, emsnow, 17. února 2005
  4. ^ STATS vybírá čistou cínovou pájku jako nejlepší bezolovnaté obalové řešení, eetimes, 24. listopadu 2000
  5. ^ Mohou bezolovnaté pájené spoje dobře vypadat? (a poskytnout lepší kvalitu zvuků?), interconnectionworld, 16. prosince 2003
  6. ^ „Získání vedoucí pozice“ T. DeBonis, Intel 2007
  7. ^ A b Bezolovnaté pájení: dopad a příležitost, Edwin Bradley, Motorola
  8. ^ A b David Hillman, Matt Wells, Kim Cho a Rockwell Collins. „Dopad přetavení slitiny pájky bez obsahu Pb pomocí profilu přetavení slitiny cínu / olova na integritu pájeného spoje“. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  9. ^ Glosář PCB