Tehosyklaus- ja lämpöshokkitestauksen vaikutukset lyijyllisiin sekä lyijyttömiin komponenttiliitoksiin

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Elektroniikan valmistustekniikka

Mcode

S-113

Degree programme

Language

fi

Pages

125

Series

Abstract

Elektronisten laitteiden nopeutuvat tuotesyklit kuluttajamarkkinoilla edellyttävät yhä tehokkaampia ja luotettavampia testausmenetelmiä riittävän laadun varmistamiseksi. Lisäksi 1.7.2006 siirrytään EU-alueella elektroniikan tuotannossa lyijyttömiin juotteisiin, joiden luotettavuus rasituksen alaisuudessa saattaa poiketa huomattavasti yleisesti käytetystä tina-lyijy-juotteesta. Tehosyklaukseen ollaan kiinnittämässä yhä enemmän huomiota perinteisen lämpösyklauksen sijaan, kun etsitään monipuolisempia testejä laadun varmistamiseksi. Menetelmän tutkimista varten tässä työssä valmistettiin lyijyllisellä ja lyijyttömällä kokoonpanolla testirakenteita, jotka sisälsivät sekä pintaliitettyjä että läpikortin komponentteja. Lyijyttömässä kokoonpanossa käytettiin Sn3.5Ag0.7Cu - juotepastaa reflow-prosessissa ja Sn3.0Ag0.5Cu -seosta aaltojuottamisessa. Lämpösyklaustesti suoritettiin IEC 68-2-14 Na standardin mukaisesti. Nopeiden lämpötilanvaihteluiden aiheuttamien termomekaanisten rasitusten korostamiseksi valittiin nopea syklimuoto, jossa pitoajat olivat 10 min ja äärilämpötilat -40°C ja 125°C. Tehosyklausta varten rakennettiin sulautettu testipenkki ohjaamaan testirakenteiden tehonsyöttöä. Testien lämpötilaprofiilit säädettiin muuten yhteneviksi, mutta tehosyklauksen alalämpötila oli 30°C. Testattujen rakenteiden poikkileikkausnäytteissä havaittiin selkeitä vaurioita komponenttien juoteliitoksissa. Molemmissa testeissä pääasiallinen vauriomekanismi oli uudelleenkiteytymisen avustama murtumien ydintyminen ja eteneminen. Vaikka lämpösyklauksen terminen kuormitus oli suurempi, eteni uudelleenkiteytyminen tehosyklauksessa nopeammin. Myös metallienvälisten yhdistekerroksien kasvu liitoksen anodipuolella oli tehosyklauksessa kiihtynyttä. Lämpökuormituksen paikallistuminen sekä elektromigraation aiheuttamat muutosilmiöt ovat elektroniikassa yhä kasvavia huolenaiheita. Tämän johdosta tehosyklaus tarjoaa elektronisille kokoonpanoille todenmukaisemman rasitusympäristön.

Description

Supervisor

Kivilahti, Jorma

Thesis advisor

Laurila, Tomi

Keywords

solder interconnection, juoteliitos, lead free, lyijyttömyys, reliability, luotettavuus, power cycling, tehosyklaus, thermal shock, lämpöshokki

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552354

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK