Ón-ezüst-réz és mikroötvözött forraszokkal készített kötések élettartam vizsgálata

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Krammer Olivér
Elektronikai Technológia Tanszék

Az iparban széles körben használt ón-ezüst-réz forraszötvözetben az ezüstöt kiváló villamos és mechanikai tulajdonságai miatt használják. Ennek két fontos hátránya viszont a magasabb ára és az alacsony hűtési meredekség esetén kialakuló intermetallikus vegyületek alkotta szigetek, melyek könnyedén repedések kiindulópontjává válnak, majd a kötés törését eredményezik. Diplomaterv témám célja annak vizsgálata, hogy kiváltható-e a magasabb ezüsttartalom valamilyen más, mikorötvözőt tartalmazó forraszanyaggal, amely nem csak biztosítja az eddig is elvárt mechanikai szilárdságot, hanem lecsökkenti a hűlési különbségekből adódó kockázatot, ill. az ára is kedvezőbb.

Irodalomkutatásom során áttekintettem az újraömlesztéses forrasztás technológiáját, kiemelve a forrasztás folyamatát. Ismertettem a forraszötvözetekben zajlódó termodinamikai folyamatokat, bemutattam az intermetallikus vegyületek szerepét és kialakulását a forrasztott kötésben. Összefoglaltam a környezetállósági vizsgálatokat, részleteztem a hőmérséklet hatását és a termikus kifáradást. Szakirodalom alapján összehasonlítottam két gyorsított élettartam vizsgálatot: a hőciklus és a hősokk eljárást.

Kísérletet terveztem a forrasztott kötések élettartamának vizsgálatára. Elvégeztem a kísérleti minták forrasztását, kezdeti méréseket végeztem, majd a mintákat hősokk típusú gyorsított élettartam vizsgálatnak vetettem alá. Keresztmetszeti csiszolatokon vizsgáltam az intermetallikus réteg szerkezetét, a mechanikai szilárdságot pedig nyírási vizsgálattal határoztam meg.

A nyírási szilárdság mérése alapján a SACX0307 ötvözet kezdeti szilárdsága 10,5 N, míg a SAC305 esetén közel 14 N. Ez a különbség a TS ciklusok hatására csökkent, a 2500 ciklust követően megközelítőleg 7 N, ill. 9 N adódott. Mindkét forraszanyagra elmondható, hogy a legnagyobb relatív szilárdságcsökkenés a leggyorsabb hűtés (2,8 °C/s) esetén lépett fel. Az eredmények Weibull-diagramja alapján a meghatároztam a minták a karakterisztikus élettartamát, amelynek eredménye: a vizsgált tartományon a hűtési sebesség csökkentésével arányosan növekszik a minta karakterisztikus élettartama.

Az intermetallikus rétegek vastagságának mérése alapján páronként összehasonlítva a SAC ötvözet esetében minden mért réteg vastagsága körülbelül 10%-al nagyobb. mint a SACX esetén. Az eltérő hűtési meredekségek hatása mindkét intermetallikus réteg forrasztás közbeni növekedésében megnyilvánul, mindkét forraszötvözetben azonosan: a lassabb hűtés vastagabb réteget eredményez. Az intermetallikus réteg TS közbeni növekedési rátája a SACX0307 ötvözetű minták lassú és közepes hűtésénél volt a legnagyobb, de ennek oka az, hogy kezdetben e mintáké volt a legalacsonyabb IML réteg. Viszont a nyírási szilárdság relatív csökkenése is pont ezeknél volt a legkevesebb.

A mérési eredmények alapján a vizsgált minták közül a SACX0307 lassú – 1 °C/s – hűtésű a legmegbízhatóbb, illetve ennek a leghosszabb a várható élettartama.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.