La soldadura en la electrónica. Nuevos materiales. El refinamiento del grano para mejorar la sin plomo de soldadura conjunta Confiabilidad

La mayor parte de las diferencias significativas entre las soldaduras de uso común sin plomo, las basadas en adiciones de cobre y / o plata al estaño, y el eutéctico soldadura de estaño y plomo que están reemplazando puede estar relacionado con la microestructura. La microestructura de la mezcla eutéctica de estaño-plomo se compone de capas intercaladas de una fase metálica de estaño rica en plomo y una fase metálica en estaño y plomo-rica, mientras que la de las soldaduras libres de plomo es esencialmente una matriz de estaño puro en el que se dispersan partículas de uno o ambos de los compuestos intermetálicos de Cu ₆ Sn ₅ y Ag ₃ Sn.

Mientras que los diagramas de fase de equilibrio para las soldaduras libres de plomo con 3 a 4% de plata y de 0,5 a 1% de cobre predicen una microestructura dominado por eutécticos con una dispersión fina de los compuestos intermetálicos, las condiciones durante la solidificación en los procesos de soldadura de producción son por lo general muy lejos de equilibrio termodinámico. La situación se complica aún más por las interacciones con sustratos con gran parte de la Cu ₆ Sn ₅ terminando en la interfaz. La consecuencia es que la microestructura es predominantemente de estaño con una dispersión de compuestos intermetálicos que a menudo tienen una morfología más típica de una fase primaria que la formada por el crecimiento, junto de un eutéctico.

Otro factor con implicaciones para la confiabilidad de la unión es que normalmente hay muy pocos granos individuales de estaño en una unión de soldadura. En las pequeñas articulaciones de los paquetes de matriz área que representan una proporción creciente de las conexiones en conjuntos electrónicos modernos normalmente hay sólo dos o tres granos ya veces único. Las consecuencias de fiabilidad de tener tan pocos granos son particularmente graves en estaño debido a la extrema anisotropía de sus propiedades físicas. Dado que la anisotropía del tiempo hasta el fracaso de una empresa particular, en virtud de las condiciones a las que está expuesto cuando se somete a ciclos térmicos pueden ser muy dependiente de la orientación de los pocos granos ..

Mientras que los límites de grano pueden ellos mismos contribuir a la insuficiencia, la reducción de la anisotropía de una unión de soldadura al aumentar el número de granos orientados al azar sería una ventaja y la observación se ha hecho que las articulaciones con un tamaño más fino de grano eficaz durar más tiempo en el ciclo térmico de esperaba lo contrario.

. Dada la continua necesidad de aumentar la seguridad de las soldaduras de una avenida que merece exploración está reduciendo el tamaño de los granos de la matriz de estaño Leer el artículo completo aquí . Nota del Editor: Este artículo apareció originalmente en la edición de enero 2014 de S M T Magazine.