Immerziós ezüst és ólommentes forraszötvözetek elektrokémiai migrációs vizsgálatai különböző Na2SO4 oldatokban

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Medgyes Bálint Károly
Elektronikai Technológia Tanszék

Az elektrokémiai migráció egy olyan folyamat, mely vezető-szigetelő-vezető struktúrákon, megfelelő klimatikus körülmények (például magas páratartalom és hőmérséklet) és elektromos potenciálkülönbség fennállása esetén következhet be, és a szigetelési ellenállás csökkenésével, illetve a vezetők közötti zárlat kialakulásával járhat. A rövidzár kialakulása során dendritek (fémszálak) növekednek, hidat képezve a szigetelő felett.

A jelenség vizsgálatát vízcsepp teszttel végeztem, szulfát ionos környezetben. A „vízcseppek” ötféle koncentrációjú (0,1mM/1mM/10mM/500mM/telített) nátrium szulfát oldatból származtak. A mérések alatt rögzítésre kerültek az egyes mintákhoz tartozó feszültség-idő grafikonok, illetve valós idejű videó és optikai mikroszkópos felvétel is készült. A grafikonokból megállapítható mennyi idő után hibásodtak meg a tesztlemezek. A mintákon a dendritek, csapadékok analízisére pásztázó elektronmikroszkópot és energiadiszperzív spektroszkópiás (SEM-EDS) vizsgálati módszereket alkalmaztam.

Az első vizsgálat sorozatot FR4 hordozón, réz rajzolatra készült immerziós ezüst bevonatú lemezeken végeztem. Kimutatható volt, hogy a 0,1 mM, 1 mM, 10 mM és 500 mM-os Na2SO4 oldatok esetén a koncentráció növekedésével a meghibásodásig eltelt idők átlaga is növekedik, de a telített oldat esetén a tendencia felborul és hamarabb képződik zárlat. Ennek oka feltehetően a megfigyelt fehér, kék, fekete színű csapadékok különböző oldhatósága. A SEM-EDS vizsgálat eredménye szerint a dendritek a vizsgált esetekben rézből álltak, és a csapadékok anyagát is dominánsan a réz és annak hidroxidja adták.

A második vizsgálat sorozatnál FR4 hordozón réz rajzolatú lemezekre SAC305 vagy X forraszötvözet bevonat került kialakításra stencil nyomtatással és újraömlesztéses forrasztással. Az X forraszötvözet tömegszázalékos összetétele: Sn=90,95%, Ag=3,8%, Cu=0,7%, Bi=3%, Sb=1,4%, Ni=0,15%. A meghibásodási idők vizsgálatából arra a következtetésre jutottam, hogy 0,1 - 1 mM oldatkoncentrációkon a két ötvözet közül az X migrációs érzékenysége a nagyobb, míg az 500 mM koncentrációjú és telített oldat esetén a zárlat mindkét ötvözet esetén azonos idő után következett be. A 10 mM-os oldat esetén az X ötvözetnél nem történt meghibásodás. A SEM-EDS elemzés igazolta, hogy a vizsgált esetekben a dendriteket ón alkotta, a csapadékokat pedig feltehetően az ón és annak hidroxidja. Az X forraszötvözetben található mikroötvözők (Bi, Sb, Ni) nem voltak kimutathatóak sem dendritekben, sem csapadékokban, ezért feltehetően nem vettek részt a migrációs folyamatokban.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.