Ólommentes forraszötvözetek elektrokémiai migrációs vizsgálata vízcsepp teszttel

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. A vizsgálatsorozatokat FR4 hordozón, fésűs réz rajzolattal, forrasztásgátló maszkkal ellátott lemezeken végeztem, melyekre az első mérési feladatomnál háromféle, a másodiknál négyféle bevonat került kialakításra.

Az első feladathoz 305-2-85 vagy CVP-390 SAC305 típusú forraszötvözet bevonatok kerültek felvitelre kézi stencilnyomtatással és újraömlesztéses forrasztással, míg harmadik változatként galvanizált ón (referencia) réteggel ellátott lemezek készültek. A „vízcseppek” 3,5 tömegszázalékos (tengervízhez hasonló NaCl koncentrációjú) nátrium-klorid oldatokból származtak és minden bevonaton legalább 10 mérést hajtottam végre.

A második feladathoz 305-2-85 SAC305 (referencia) típusú, vagy SACX 0807, illetve SACX 0807 Plus, vagy Innolot típusú ötvözet került felvitelre szintén kézi stencilnyomtatással és újraömlesztéses forrasztással. A SACX 0807, Innolot ötvözetek bizmut, nikkel vagy antimon mikroötvöző tartalommal is rendelkeztek (SACX 0807: Bi=0,1 wt%, SACX 0807 Plus: Ni=0,05 wt%, Innolot: Bi=3%, Sb=1,4%, Ni=0,15% wt%). A „vízcseppek” 1 mM koncentrációjú nátrium-klorid oldatokból származtak és itt is minden bevonaton legalább 10 mérést hajtottam végre.

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 meghibásodási idők (Time-To-Failure = TTF) átlagolásával kapott Mean-Time-To-Failure (MTTF) az egyes anyagszerkezetek elektrokémiai migrációs érzékenységéről számszerűsített adatot szolgáltat.

Az első mérési feladat eredményei alapján a 305-2-85 típusú forraszpaszta esetén a meghibásodásig eltelt idők átlaga ~ 180 sec volt, míg a CVP-390 típusú ötvözetnél 160 sec, a leggyorsabban pedig az ón bevonatú tesztlemezek hibásodtak meg, közel 100 sec után.

A második mérési feladat eredményei alapján az SAC305 típusú 305-2-85 esetén 582 sec volt a meghibásodásig eltelt idők átlaga, míg a SACX 0807 bevonat esetén a hibajelenség átlagosan 216 sec után következett be. A SACX 0807 Plus és Innolot forraszbevonatok nagyobb migrációs hajlamot mutattak, mivel esetükben 111 és 107 sec-ra adódtak az MTTF értékek.

A későbbiekben további forraszötvözetek elektrokémiai migrációs mechanizmusát is megvizsgálnám, és fejlesztési lehetőségként a kézi stencilnyomtatás helyett gépi megoldást alkalmaznék, valamint megvizsgálnám többféle geometriájú rajzolattal is a meghibásodási idők alakulását.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.