Kerámia alapú vastagréteg áramkörök ólommentes forrasztásának vizsgálata

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Krammer Olivér
Elektronikai Technológia Tanszék

A munkám során kerámia hordozóanyagú vastagréteg ezüst-palládium és üvegszál erősítésű epoxi hordozóanyagú réz forrasztási felületeken kialakított ólomtartalmú és ólommentes forrasztott kötések összehasonlító vizsgálatával foglalkoztam. Az ólomtartalmú forrasztott kötéseket egy, az ólommentes forrasztott kötéseket több forrasztási paraméterrel előállítva vizsgáltam. Az ólommentes forrasztott kötéseket szelektív minihullám-forrasztó berendezéssel hoztam létre. A változó forrasztási paraméterek a forrasztási sebesség (10, 12, 15, 20, 25 mm/s) és a forrasztási hőmérséklet (310 és 330 °C) voltak. A létrejött forrasztott kötéseket mechanikai szilárdsági, optikai mikroszkópos, röntgenmikroszkópos és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatoknak vetettem alá. Az ólommentes forrasztott kötések vizsgálatainak eredményeit az ólomtartalmú forrasztott kötések eredményeivel hasonlítottam össze. A mechanikai szilárdság az ólommentes forrasztott kötések esetében nagyobb – kétszer akkora vagy még nagyobb – értékűek az ólomtartalmú forrasztott kötésekhez képest kerámia hordozóanyag esetén. A legerősebb átlagos mechanikai szilárdságú forrasztott kötések a 310 °C-os forraszkád hőmérséklettel és 12 mm/s forrasztási sebességgel létrehozottak voltak, amik töréséhez átlagosan 25,7 N erő kellett. Az optikai mikroszkópos vizsgálatok eredménye az lett, hogy az ólommentes forrasztott kötésekben jelentős méretű (100 – 250 µm átmérőjű) zárványok keletkeztek. Az optikai mikroszkópos felvételeken intermetallikus rétegvastagságot nem tudtam vizsgálni. A zárványosság mértéke miatt döntöttem a forrasztott kötések röntgenmikroszkópos vizsgálatai mellett. A vizsgálatok megerősítették az optikai mikroszkópos eredményeket. Az ólomtartalmú forrasztott kötésekben alig voltak legfeljebb 30 µm átmérő alatti zárványok. Az ólommentes, réz forrasztási felületeken létrehozott forrasztott kötések esetén a zárványok között több 100 µm átmérőjű is volt akár egy forrasztott kötésen belül, de akadtak zárványmentes forrasztott kötések is. Kerámia hordozóanyag esetében zárványmentes forrasztott kötés nem volt. Az elektronmikroszkópos felvételek eredménye alapján az ólomtartalmú forrasztott kötések intermetallikus rétegei (9-10 µm) vastagabbak az ólommentes forraszanyagúakéhoz képest (2,5-8 µm) kerámia hordozóanyag esetén. A vezetőréteg forraszanyagba oldódása 310 °C-on 10 mm/s forrasztási sebesség mellett jelentős Az intermetallikus rétegek vastagságai és a mechanikai szilárdság értékek között nem volt összefüggés. A réz forrasztási felületeken az intermetallikus réteg olyan vékony, hogy azt nem sikerült detektálni. Az ólommentes forrasztott kötések közül a gyártásban alkalmazható, általam ajánlott forrasztási paraméterek kerámia hordozóanyagra: 310 °C-os forraszkád hőmérséklet, 15 mm/s forrasztási sebesség.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.