Sledování vlastností bezolovnatých pájených spojů

Abstract

V průběhu procesu pájení elektrických součástek k desce plošných spojů dochází ke vzniku velkého množství specifických událostí, které v počáteční fázi výroby či v průběhu života zařízení způsobují chyby funkce. S rozvojem bezolovnatých pájek a s rostoucí miniaturizací narůstá vliv tepelného chování pájeného spoje. Bezprostřední okolí pájecí slitiny na DPS je ovlivňováno uvolňováním latentním teplem v průběhu chladnutí pájky. Práce se zabývá tepelným chováním bezolovnatých pájecích slitin (SAC 305, SAC 387, Sn-Ag, Sn-Bi) a komparační olovnatou pájecí slitinou Sn63Pb37. Všechny testované slitiny v průběhu změny skupenství (z kapalného do pevného) uvolňují větší či menší množství tepla, které se šíří především vedením po vodivých cestách a součástkách k nejbližším sousedním bodům a v kombinaci s dalším uvolněným teplem napomáhá ke vzniku vad při pájení, především tzv. efektu náhrobního kamene (tombstoning). Vznik tombstoningu může být dále podpořen změnou povrchového napětí, které se mění působením pájecí kapaliny při pájení v parách. Vliv pájecí kapaliny na změnu povrchového napětí je v práci diskutován a ověřen metodou smáčecích vah.

There are a large number of specific events that cause error of function during the process of soldering electrical components to a printed circuit board. These errors occur at the initial stage of production or during the life of the device. The influence of the thermal behaviour of the soldered joint increases with the development of lead-free solders and with increasing miniaturization. The very near surroundings of the solder alloy on the PCB is affected by latent heat release during solder cooling. This work deals with thermal behaviour of lead-free solder alloys (SAC 305, SAC 387, Sn-Ag, Sn-Bi) and comparative lead solder alloy Sn63Pb37. All tested alloys release more or less heat from themselves during phase change (from liquid to solid). The heat is spread mainly through conduction paths and electrical components to the nearest neighbouring soldered joints. This heat, combined with another heat released helps to create defects in soldering, particularly the so-called Tombstone effect. The formation of Tombstone effect can be further supported by altering the surface tension, which is changed by the action of the soldering liquid at soldering in vapours. The influence of soldering liquid on the change of surface tension is discussed in this work and verified by the method of wetting weights.