eng
Выпуск #3/2016
С.Алексеев
Как совместить бессвинцовые компоненты с оловянно-свинцовыми припоями?
Как совместить бессвинцовые компоненты с оловянно-свинцовыми припоями?
Просмотры: 2408
Одно из решений проблемы пайки компонентов с бессвинцовым покрытием выводов оловянно-свинцовыми припоями – новейшая технология "преобразования" выводов BGA из бессвинцовых в оловянно-свинцовые. Технология разработана как альтернатива реболлингу, в статье показана ее предпочтительность по сравнению с последним.
Теги: bga pins conversion lead-free technology "преобразование" выводов bga reballing surface mounting tin-lead solder бессвинцовая технология оловянно-свинцовый припой поверхностный монтаж реболлинг
С
борочно-монтажные работы составляют самую большую долю в структуре трудоемкости производства радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) для жестких условий – 50%. Внутри этой величины значительную часть составляет трудоемкость сборки узлов на печатных платах (ПП), составляющая около 20% от трудозатрат сборочно-монтажных работ. При этом она постоянно возрастала по мере повышения плотности монтажа, миниатюризации электронных компонентов, изменений в структуре элементной базы. Изменение этой тенденции стало возможным благодаря широкому внедрению технологии поверхностного монтажа и росту уровня механизации и автоматизации – суммарная трудоемкость сборки печатных узлов и электронных модулей значительно уменьшилась.[1]
Положение усложнилось с введением в 2006 году Директивы ЕС RoHS, ограничивающей применение свинца в производстве изделий электроники, когда на российский рынок стали поступать компоненты иностранного производства с бессвинцовыми покрытиями выводов. В результате появился ряд проблем, влияющих на надежность РЭА, главной из которых для процесса изготовления аппаратуры стал сам процесс пайки таких компонентов, в том числе применительно к корпусам типа BGA, CSP с шариковыми выводами, состоящими из бессвинцового припоя. В процессе отработки режимов выполнения технологических операций автоматизированной сборки и монтажа опытных образцов типовых представителей электронных модулей было установлено, что бессвинцовые покрытия выводов компонентов, в том числе Sn100 (е3), Sn97Bi3 (е6), Sn98Cu2 (е2), NiAu (e4) полностью совместимы с оловянно-свинцовым припоем – в процессе пайки они хорошо смачиваются припоем и образуют высококачественные паяные соединения (ПС) при условии полной оптимизации параметров дозированного нанесения припойной пасты и температурно-временныґх режимов пайки. Качество паяных соединений, выполненных с применением оловянно-свинцовых припоев, оказалось выше качества бессвинцовых ПС, то есть применение компонентов с бессвинцовым покрытием выводов при не истекшем сроке сохранения паяемости, установленном п.6.2.4 ГОСТ Р 56427-2015, возможно по традиционной технологии монтажа.
Металлографические исследования шлифов ПС, образованных оловянно-свинцовым припоем между облуженными припоем ПОС-61 контактными площадками ПП и выводами поверхностно-монтируемых компонентов (микросхем в корпусах типа SOIC, TSSOP, TSOP, QFP и др.) с покрытиями Sn100 (бессвинцовое) и Sn85Pb15 (свинецсодержащее) показали практически идентичные микроструктуры ПС (рис.1, 2; табл.1, 2).
В паяном соединении формируются тонкие слои однотипных интерметаллидов (SnCu3 ,Sn5Cu6) на границах с медной контактной площадкой ПП и с основным металлом вывода компонента, между которыми располагается мелкозернистая структура твердого раствора околоэвтектического оловянно-свинцового припоя толщиной 60–100 мкм без посторонних включений. Незначительное отличие микроструктур ПС заключается в различии соотношения олова и свинца в твердом растворе околоэвтектического оловянно-свинцового припоя, вызванном полным растворением в расплавленном припое тонкого покрытия вывода в процессе пайки и диффузии металла покрытия в припой паяного соединения. В ПС компонентов, на выводах которых было покрытие Sn100, содержится олова больше, а свинца меньше всего на 1–3%, чем в ПС компонентов, на выводах которых было покрытие Sn85Pb15 (рис.3, табл.3).
Учитывая идентичность микроструктур вышеописанных ПС, можно утверждать, что при условии корректного проектирования электронных модулей долговечность ПС компонентов, на выводах которых было бессвинцовое покрытие (Sn100, Sn97Bi3, Sn98Cu2 (рис.4, табл.4) и др.), должна быть на уровне долговечности традиционного оловянно-свинцового ПС, что и подтвердили проведенные ускоренные сравнительные испытания ПС различных конструкций, в том числе испытания на термоциклические воздействия в диапазоне температур от –65°С до 125°С, 6000 циклов [1–3].
Корректное проектирование электронных модулей предполагает, что состав припоя, структура зернистости ПС, форма ПС являются параметрами, имеющим вторичное значение для надежности ПС [4]. Первичными параметрами ПС поверхностного монтажа, которые в первую очередь влияют на надежность ПС, являются конструктивные параметры, выбираемые при проектировании. К ним относятся: физический размер компонента, тип соединения (выводное или безвыводное), высота и площадь ПС, жесткость вывода, несовпадение коэффициентов температурного расширения (КТР) компонента и подложки, циклический диапазон температуры и циклическое несовпадение КТР. Именно эти конструктивные параметры определяют максимальный уровень напряжения, возникающего в припое ПС в процессе термоциклирования, и величину деформации, которую испытывает ПС в процессе температурного расширения и взаимодействия компонента и подложки, на которую он припаян. Таким образом, потенциальная надежность ПС и электронного модуля в целом закладывается в процессе проектирования, а реализуется в процессе производства после отработки и оптимизации параметров технологии сборки и монтажа.
Вместе с тем, ПС, полученные при пайке оловянно-свинцовым припоем шариковых выводов корпуса BGA из бессвинцового припоя Sn96,5Ag3,0Cu0,5, имеют микроструктуры, существенно отличающиеся от структуры традиционного оловянно-свинцового ПС BGA (рис.5, 6, табл.5, 6).
В зависимости от количества нанесенной на контактные площадки ПП оловянно-свинцовой припойной пасты в процессе пайки образуются ПС, имеющие структуру четырехкомпонентного неэвтектического сплава SnPbAgCu с содержанием свинца от 5% до 20%. Неэвтектические сплавы с различным химическим составом имеют разные температуры плавления и кристаллизации, разные микроструктуры и, вероятно, неодинаковые механические и эксплуатационные свойства, которые еще полностью не изучены. Поэтому пайка оловянно-свинцовым припоем шариковых выводов корпуса BGA из бессвинцового припоя (например, Sn96,5Ag3,0Cu0,5), является особым случаем, а в случае применения ее при изготовлении ответственной аппаратуры необходимо проводить исследовательские испытания ПС на надежность в условиях эксплуатации для различных групп аппаратуры по ГОСТ РВ 20.39.304-98.
Другой путь – это реболлинг BGA, или замена шариковых выводов компонентов BGA на выводы из оловянно-свинцового припоя. Такое решение обеспечивает возможность применения BGA без дополнительных испытаний, поскольку при их монтаже будут формироваться традиционные оловянно-свинцовые ПС, зарекомендовавшие себя за многолетний период эксплуатации, в том числе в жестких условиях, как высоконадежные межсоединения [5–8].
К минусам реболлинга относится то, что это достаточно дорогой и трудоемкий процесс. К тому же некоторые производители компонентов не рекомендуют проводить процесс замены шариковых выводов вследствие наличия определенного числа циклов теплового воздействия, которым должен подвергнуться компонент [5].
По мнению ряда специалистов, процесс замены шариковых выводов BGA-микросхемы, фактически, приводит к абсолютной неремонтопригодности микросхем, так как для большинства элементов предусмотрено не более трех перепаек. Для примера покажем эти операции:
• после установки шариковых выводов на заводе-изготовителе (эту процедуру обычно забывают и за цикл не считают) первый этап – предварительный нагрев микросхемы для удаления шариков и зачистки подложки;
• вторым циклом нагрева считается сам процесс восстановления шариков – когда их устанавливают на подложку;
• третий цикл – пайка микросхемы на плату.
Таким образом, ресурс перепаек микросхемы вырабатывается на 100%.
Если операция реболлинга проводится с целью восстановления матрицы выводов на демонтированных микросхемах, то получается уже пять циклов: (еще два цикла – монтаж и демонтаж); плюс установка шариков на заводе-изготовителе – о надежности говорить не приходится. Таким образом, в спецтехнике замена шариковых выводов – процесс нежелательный [9].
С целью решения данной проблемы предприятием была разработана подготовительная операция – "преобразование" как альтернатива реболлингу.
Процесс преобразования включает в себя следующие действия (рис. 7):
• нанесение через металлический трафарет преобразующей припойной пасты расчетного состава на не смачиваемый материал типа стекла, керамики и др. (рис.7а);
• установка микросхемы с матрично-расположенными шариковыми выводами из бессвинцового припоя на подложку из не смачиваемого припоем материала с предварительно нанесенной преобразующей припойной пастой (рис.7б, 7в);
• нагрев микросхемы в соответствии с температурно-временныґм профилем (рис.8).
При температуре 183°С плавится имеющийся в нанесенной припойной пасте эвтектический оловянно-свинцовый припой Sn63Pb37, что инициирует процесс контактного плавления шариковых выводов и металлической составляющей нанесенной припойной пасты в зоне их контакта за счет диффузии олова и свинца в расплавленный припой, ускоряющейся в процессе дальнейшего роста температуры (рис.7г). На способ преобразования получен патент № 2528553 от 23.07.2014 г.
В результате бессвинцовый припой шариковых выводов и припойная оловянно-свинцовая паста с большим содержанием свинца переходят из твердого в жидкое состояние при стандартном температурно-временноґм профиле и перемешиваются между собой (рис.9–11, табл.7–9).
Необходимо понимать, что в процессе преобразования происходит увеличение объема преобразованного шарикового вывода. Наша запатентованная технология учитывает этот фактор. Мы проводили исследования на нескольких типах микросхем: BGA208, CSP132, CSP40 (табл.10) – и выявили, что у компонента CSP40 после операции преобразования происходит увеличение диаметра вывода до 20%, и диаметр выводов с 0,30 мм увеличивается до 0,35 мм; при этом зазор между шариковыми выводами уменьшается с 0,20 мм до 0,15 мм. Поэтому преобразование компонентов типа BGA с диаметром выводов 0,25 мм пока стоит под вопросом и является в настоящее время ограничением этой технологии.
Каковы же достоинства операции преобразования? Их достаточно много, но основные из них – это:
• гарантированная повторяемость, отсутствие смещения и правильное позиционирование получаемых отпечатков припойной пасты;
• значительное ускорение процесса нанесения припойной пасты на подложку;
• обеспечение автоматизированной установки преобразуемых компонентов, повышение ее скорости и точности;
• максимально снижено влияние человеческого фактора (оператора);
• объединение всех операций в единую технологическую линию без ручного перемещения изделий;
• значительное уменьшение временныґх затрат на проведение операции преобразования;
• проведение группового преобразования, вплоть до нескольких десятков микросхем одновременно.
Таким образом, подготовительная операция "преобразования" матрично расположенных шариковых выводов микросхемы из бессвинцового припоя в оловянно-свинцовые околоэвтектического состава производится за один цикл теплового воздействия, исключает механические воздействия на микросхему и ее контактные площадки и сохраняет полную работоспособность микросхемы после преобразования. Операция "преобразования" позволяет в процессе последующего поверхностного монтажа микросхем с преобразованными шариковыми выводами на ПП формировать надежные и качественные паяные соединения, предназначенные для работы в жестких условиях эксплуатации.
Высокая усталостная долговечность паяных соединений, обеспечиваемая оловянно-свинцовым припоем и увеличенной высотой матрично расположенных шариковых (компланарных) выводов микросхемы, необходима в приборах для медицины, транспортной техники (автомобильной, железнодорожной, авиационной и морской), а также в военной и космической технике.
В заключение хотелось бы отметить, что ОАО "Авангард" в 2015 году принимал участие в конкурсе "Патент года" с инновационной технологией "преобразование" и отмечен дипломом лауреата.
Литература
1. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. "Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Часть 1. Цели, объекты, программа и методика сравнительных ускоренных испытаний. Анализ результатов испытаний". Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2009. Вып. 4. С. 85–102.
2. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Часть 2. Анализ результатов испытаний, оценка надежности ПС по результатам сравнительных испытаний. Выводы и рекомендации // Вопросы радиоэлектроники. сер. ОТ, 2009, вып. 4, С.103–114.
3. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Федоров С.С., Дзюбаненко С.В., Зубец О.С. Технология пайки компонентов BGA для применения в инновационной РЭА ответственного применения // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2012. Вып. 1. С. 39–52.
4. IPC-SM-785 "Руководящие указания по ускоренным методам испытаний на надежность паяных соединений технологии поверхностного монтажа", раздел 5.
5. Реболлинг BGA компонентов: технология и оснастка для восстановления шариковых выводов. 2008, Информационный портал по технологиям производства электроники URL: http://www.elinform.ru/articles_97.htm.
6. Заец Ю.Н. Почему мы отказались от использования свинца? // Компоненты и технологии. 2004. № 4. URL: http://www.kit-e.ru/articles/circuitbrd/2004_3_186.php.
7. Отличие бессвинцовой технологии от стандартного процесса URL: http://www.servitron.ru/support/articles/articles_id_21.
8. Медведев А.М., Новиков А. Форум по бессвинцовым технологиям пайки // Технологии электронной промышленности. 2007. № 4. URL: http://www.tech-e.ru/2007_4_48.php.
9. Проблемы бессвинцовой пайки. Международный форум "Асолд 2008" Компоненты и технологии № 2, 2009, с. 120–129.
10. Ли Нинг-Ченг. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов. – М.: Технологии, 2006. 392 с.
11. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Дзюбаненко С.В., Клепиков А.А., Федоров С.С. Припойные пасты и отмывочные жидкости для монтажа электронных модулей ответственной РЭА // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2012. Вып. 1. С. 21–31
--------------------------------------------------------------------------------
[1] 1 Зам. главного технолога ОАО "Авангард", alexergey@ya.ru.
борочно-монтажные работы составляют самую большую долю в структуре трудоемкости производства радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) для жестких условий – 50%. Внутри этой величины значительную часть составляет трудоемкость сборки узлов на печатных платах (ПП), составляющая около 20% от трудозатрат сборочно-монтажных работ. При этом она постоянно возрастала по мере повышения плотности монтажа, миниатюризации электронных компонентов, изменений в структуре элементной базы. Изменение этой тенденции стало возможным благодаря широкому внедрению технологии поверхностного монтажа и росту уровня механизации и автоматизации – суммарная трудоемкость сборки печатных узлов и электронных модулей значительно уменьшилась.[1]
Положение усложнилось с введением в 2006 году Директивы ЕС RoHS, ограничивающей применение свинца в производстве изделий электроники, когда на российский рынок стали поступать компоненты иностранного производства с бессвинцовыми покрытиями выводов. В результате появился ряд проблем, влияющих на надежность РЭА, главной из которых для процесса изготовления аппаратуры стал сам процесс пайки таких компонентов, в том числе применительно к корпусам типа BGA, CSP с шариковыми выводами, состоящими из бессвинцового припоя. В процессе отработки режимов выполнения технологических операций автоматизированной сборки и монтажа опытных образцов типовых представителей электронных модулей было установлено, что бессвинцовые покрытия выводов компонентов, в том числе Sn100 (е3), Sn97Bi3 (е6), Sn98Cu2 (е2), NiAu (e4) полностью совместимы с оловянно-свинцовым припоем – в процессе пайки они хорошо смачиваются припоем и образуют высококачественные паяные соединения (ПС) при условии полной оптимизации параметров дозированного нанесения припойной пасты и температурно-временныґх режимов пайки. Качество паяных соединений, выполненных с применением оловянно-свинцовых припоев, оказалось выше качества бессвинцовых ПС, то есть применение компонентов с бессвинцовым покрытием выводов при не истекшем сроке сохранения паяемости, установленном п.6.2.4 ГОСТ Р 56427-2015, возможно по традиционной технологии монтажа.
Металлографические исследования шлифов ПС, образованных оловянно-свинцовым припоем между облуженными припоем ПОС-61 контактными площадками ПП и выводами поверхностно-монтируемых компонентов (микросхем в корпусах типа SOIC, TSSOP, TSOP, QFP и др.) с покрытиями Sn100 (бессвинцовое) и Sn85Pb15 (свинецсодержащее) показали практически идентичные микроструктуры ПС (рис.1, 2; табл.1, 2).
В паяном соединении формируются тонкие слои однотипных интерметаллидов (SnCu3 ,Sn5Cu6) на границах с медной контактной площадкой ПП и с основным металлом вывода компонента, между которыми располагается мелкозернистая структура твердого раствора околоэвтектического оловянно-свинцового припоя толщиной 60–100 мкм без посторонних включений. Незначительное отличие микроструктур ПС заключается в различии соотношения олова и свинца в твердом растворе околоэвтектического оловянно-свинцового припоя, вызванном полным растворением в расплавленном припое тонкого покрытия вывода в процессе пайки и диффузии металла покрытия в припой паяного соединения. В ПС компонентов, на выводах которых было покрытие Sn100, содержится олова больше, а свинца меньше всего на 1–3%, чем в ПС компонентов, на выводах которых было покрытие Sn85Pb15 (рис.3, табл.3).
Учитывая идентичность микроструктур вышеописанных ПС, можно утверждать, что при условии корректного проектирования электронных модулей долговечность ПС компонентов, на выводах которых было бессвинцовое покрытие (Sn100, Sn97Bi3, Sn98Cu2 (рис.4, табл.4) и др.), должна быть на уровне долговечности традиционного оловянно-свинцового ПС, что и подтвердили проведенные ускоренные сравнительные испытания ПС различных конструкций, в том числе испытания на термоциклические воздействия в диапазоне температур от –65°С до 125°С, 6000 циклов [1–3].
Корректное проектирование электронных модулей предполагает, что состав припоя, структура зернистости ПС, форма ПС являются параметрами, имеющим вторичное значение для надежности ПС [4]. Первичными параметрами ПС поверхностного монтажа, которые в первую очередь влияют на надежность ПС, являются конструктивные параметры, выбираемые при проектировании. К ним относятся: физический размер компонента, тип соединения (выводное или безвыводное), высота и площадь ПС, жесткость вывода, несовпадение коэффициентов температурного расширения (КТР) компонента и подложки, циклический диапазон температуры и циклическое несовпадение КТР. Именно эти конструктивные параметры определяют максимальный уровень напряжения, возникающего в припое ПС в процессе термоциклирования, и величину деформации, которую испытывает ПС в процессе температурного расширения и взаимодействия компонента и подложки, на которую он припаян. Таким образом, потенциальная надежность ПС и электронного модуля в целом закладывается в процессе проектирования, а реализуется в процессе производства после отработки и оптимизации параметров технологии сборки и монтажа.
Вместе с тем, ПС, полученные при пайке оловянно-свинцовым припоем шариковых выводов корпуса BGA из бессвинцового припоя Sn96,5Ag3,0Cu0,5, имеют микроструктуры, существенно отличающиеся от структуры традиционного оловянно-свинцового ПС BGA (рис.5, 6, табл.5, 6).
В зависимости от количества нанесенной на контактные площадки ПП оловянно-свинцовой припойной пасты в процессе пайки образуются ПС, имеющие структуру четырехкомпонентного неэвтектического сплава SnPbAgCu с содержанием свинца от 5% до 20%. Неэвтектические сплавы с различным химическим составом имеют разные температуры плавления и кристаллизации, разные микроструктуры и, вероятно, неодинаковые механические и эксплуатационные свойства, которые еще полностью не изучены. Поэтому пайка оловянно-свинцовым припоем шариковых выводов корпуса BGA из бессвинцового припоя (например, Sn96,5Ag3,0Cu0,5), является особым случаем, а в случае применения ее при изготовлении ответственной аппаратуры необходимо проводить исследовательские испытания ПС на надежность в условиях эксплуатации для различных групп аппаратуры по ГОСТ РВ 20.39.304-98.
Другой путь – это реболлинг BGA, или замена шариковых выводов компонентов BGA на выводы из оловянно-свинцового припоя. Такое решение обеспечивает возможность применения BGA без дополнительных испытаний, поскольку при их монтаже будут формироваться традиционные оловянно-свинцовые ПС, зарекомендовавшие себя за многолетний период эксплуатации, в том числе в жестких условиях, как высоконадежные межсоединения [5–8].
К минусам реболлинга относится то, что это достаточно дорогой и трудоемкий процесс. К тому же некоторые производители компонентов не рекомендуют проводить процесс замены шариковых выводов вследствие наличия определенного числа циклов теплового воздействия, которым должен подвергнуться компонент [5].
По мнению ряда специалистов, процесс замены шариковых выводов BGA-микросхемы, фактически, приводит к абсолютной неремонтопригодности микросхем, так как для большинства элементов предусмотрено не более трех перепаек. Для примера покажем эти операции:
• после установки шариковых выводов на заводе-изготовителе (эту процедуру обычно забывают и за цикл не считают) первый этап – предварительный нагрев микросхемы для удаления шариков и зачистки подложки;
• вторым циклом нагрева считается сам процесс восстановления шариков – когда их устанавливают на подложку;
• третий цикл – пайка микросхемы на плату.
Таким образом, ресурс перепаек микросхемы вырабатывается на 100%.
Если операция реболлинга проводится с целью восстановления матрицы выводов на демонтированных микросхемах, то получается уже пять циклов: (еще два цикла – монтаж и демонтаж); плюс установка шариков на заводе-изготовителе – о надежности говорить не приходится. Таким образом, в спецтехнике замена шариковых выводов – процесс нежелательный [9].
С целью решения данной проблемы предприятием была разработана подготовительная операция – "преобразование" как альтернатива реболлингу.
Процесс преобразования включает в себя следующие действия (рис. 7):
• нанесение через металлический трафарет преобразующей припойной пасты расчетного состава на не смачиваемый материал типа стекла, керамики и др. (рис.7а);
• установка микросхемы с матрично-расположенными шариковыми выводами из бессвинцового припоя на подложку из не смачиваемого припоем материала с предварительно нанесенной преобразующей припойной пастой (рис.7б, 7в);
• нагрев микросхемы в соответствии с температурно-временныґм профилем (рис.8).
При температуре 183°С плавится имеющийся в нанесенной припойной пасте эвтектический оловянно-свинцовый припой Sn63Pb37, что инициирует процесс контактного плавления шариковых выводов и металлической составляющей нанесенной припойной пасты в зоне их контакта за счет диффузии олова и свинца в расплавленный припой, ускоряющейся в процессе дальнейшего роста температуры (рис.7г). На способ преобразования получен патент № 2528553 от 23.07.2014 г.
В результате бессвинцовый припой шариковых выводов и припойная оловянно-свинцовая паста с большим содержанием свинца переходят из твердого в жидкое состояние при стандартном температурно-временноґм профиле и перемешиваются между собой (рис.9–11, табл.7–9).
Необходимо понимать, что в процессе преобразования происходит увеличение объема преобразованного шарикового вывода. Наша запатентованная технология учитывает этот фактор. Мы проводили исследования на нескольких типах микросхем: BGA208, CSP132, CSP40 (табл.10) – и выявили, что у компонента CSP40 после операции преобразования происходит увеличение диаметра вывода до 20%, и диаметр выводов с 0,30 мм увеличивается до 0,35 мм; при этом зазор между шариковыми выводами уменьшается с 0,20 мм до 0,15 мм. Поэтому преобразование компонентов типа BGA с диаметром выводов 0,25 мм пока стоит под вопросом и является в настоящее время ограничением этой технологии.
Каковы же достоинства операции преобразования? Их достаточно много, но основные из них – это:
• гарантированная повторяемость, отсутствие смещения и правильное позиционирование получаемых отпечатков припойной пасты;
• значительное ускорение процесса нанесения припойной пасты на подложку;
• обеспечение автоматизированной установки преобразуемых компонентов, повышение ее скорости и точности;
• максимально снижено влияние человеческого фактора (оператора);
• объединение всех операций в единую технологическую линию без ручного перемещения изделий;
• значительное уменьшение временныґх затрат на проведение операции преобразования;
• проведение группового преобразования, вплоть до нескольких десятков микросхем одновременно.
Таким образом, подготовительная операция "преобразования" матрично расположенных шариковых выводов микросхемы из бессвинцового припоя в оловянно-свинцовые околоэвтектического состава производится за один цикл теплового воздействия, исключает механические воздействия на микросхему и ее контактные площадки и сохраняет полную работоспособность микросхемы после преобразования. Операция "преобразования" позволяет в процессе последующего поверхностного монтажа микросхем с преобразованными шариковыми выводами на ПП формировать надежные и качественные паяные соединения, предназначенные для работы в жестких условиях эксплуатации.
Высокая усталостная долговечность паяных соединений, обеспечиваемая оловянно-свинцовым припоем и увеличенной высотой матрично расположенных шариковых (компланарных) выводов микросхемы, необходима в приборах для медицины, транспортной техники (автомобильной, железнодорожной, авиационной и морской), а также в военной и космической технике.
В заключение хотелось бы отметить, что ОАО "Авангард" в 2015 году принимал участие в конкурсе "Патент года" с инновационной технологией "преобразование" и отмечен дипломом лауреата.
Литература
1. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. "Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Часть 1. Цели, объекты, программа и методика сравнительных ускоренных испытаний. Анализ результатов испытаний". Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2009. Вып. 4. С. 85–102.
2. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Часть 2. Анализ результатов испытаний, оценка надежности ПС по результатам сравнительных испытаний. Выводы и рекомендации // Вопросы радиоэлектроники. сер. ОТ, 2009, вып. 4, С.103–114.
3. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Федоров С.С., Дзюбаненко С.В., Зубец О.С. Технология пайки компонентов BGA для применения в инновационной РЭА ответственного применения // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2012. Вып. 1. С. 39–52.
4. IPC-SM-785 "Руководящие указания по ускоренным методам испытаний на надежность паяных соединений технологии поверхностного монтажа", раздел 5.
5. Реболлинг BGA компонентов: технология и оснастка для восстановления шариковых выводов. 2008, Информационный портал по технологиям производства электроники URL: http://www.elinform.ru/articles_97.htm.
6. Заец Ю.Н. Почему мы отказались от использования свинца? // Компоненты и технологии. 2004. № 4. URL: http://www.kit-e.ru/articles/circuitbrd/2004_3_186.php.
7. Отличие бессвинцовой технологии от стандартного процесса URL: http://www.servitron.ru/support/articles/articles_id_21.
8. Медведев А.М., Новиков А. Форум по бессвинцовым технологиям пайки // Технологии электронной промышленности. 2007. № 4. URL: http://www.tech-e.ru/2007_4_48.php.
9. Проблемы бессвинцовой пайки. Международный форум "Асолд 2008" Компоненты и технологии № 2, 2009, с. 120–129.
10. Ли Нинг-Ченг. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов. – М.: Технологии, 2006. 392 с.
11. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Дзюбаненко С.В., Клепиков А.А., Федоров С.С. Припойные пасты и отмывочные жидкости для монтажа электронных модулей ответственной РЭА // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. 2012. Вып. 1. С. 21–31
--------------------------------------------------------------------------------
[1] 1 Зам. главного технолога ОАО "Авангард", alexergey@ya.ru.
Отзывы читателей
