Lehim pastası ve temizlilik güvenilirliği Kurşunsuz lehim uygulaması ile elektro kimyasal taşınma(electro-chemical migration (ECM) ne olacak? Yeni kaplama malzemeleri Yeni bağlantı malzemeleri Yeni flux formüllerinin geliştirilmesi 40± 2 ºC %91-99 65 ± 2 º C %85-92 85 ± 2 º C %85-92 IPC-TM 650, Ballcore,J STD001, NPL(10 dak.da bir ölçüm) IPC-TM 650, 96 saat dengeye ulaşma süresi sonrası, 24, 94, ve 168 saat de ölçüm alınır 7 gün süreli 10VDC ye bağlanır Yüzey izolasyon direnci (SIR)=10000Mohm dan büyük olması beklenir Testlerde kullanılacak İletken yol kalınlığı=400µm Boşluk =200 µm
Süreçler Dalagalı Lehim Dalagalı lehimde bacak boyu etkisi Dalgalı lehimde konveyor hızı etkisi Lehim sıcaklığı, lehim pastası miktarı, önısıtıcı sıcaklığı ve konveyor hızı bağlantı kalitesini etkiler. Kaynak: Suganuma, K. Lead-Free Soldering in Electronics, Marcel Dekker Inc., 2004.
Dalgalı Lehimlemede Curuf oluşumu SAC alaşımı Azot ile 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 627 812 952 1041 1100 1115 1160 1190 1220 1280 1313 1350 1358 1510 1520 1580 1680 1713 1865 2120 2350 2422 2575 Curuf/tüketilen lehim (%) Kart adet 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 985 1180 1230 1330 1385 1430 1450 1515 1565 1610 1670 1780 1865 1915 2100 2145 2270 2420 2480 2560 2725 2750 2885 Curuf/tüketilen lehim (%) Kart adet Sn-Pb Hava ile
Reflow Profilleri 220 C 63Sn37Pb krem lehim 249 C Kaynak: Lau, J.H., Wong, C.P., Lee, N., and Lee, R., Electronics Manufacturing with Lead-free, Halogen-free, and Conductive-adhesive Materials, New York, USA, McGraw-Hill Inc., 2003. Dak. 95.5Sn3.9Ag0.6Cu
Reflow sonrası Güvenilirlik Testleri Güvenilirlik test metodu olarak SAM(Scanning Acoustic Microscope) Reflow sonrası SMD lehim pastası: Sn95.5Ag3.8Cu0.7 SMD lehim pastası: Sn95.5Ag3.8Cu0.7 QFP SAM(Scanning Acoustic Microscope) Kaynak: No lead in Nordic Electronics report-nov.2004 SO-20
SAM(Scanning Acoustic Microscope) ile güvenilirlik çalışması örneği
QFP için Çekme Testi sonuçları, çekme hızı:1in/dak. Çekme kuvveti(lb)- 3.20 Yüzey sonlandırma Lehim Pastası Atmosfer Surface Fini Solder Suppl Atmosphere Çekme kuvveti(lb) Pull Force-Q 2.95 2.70 2.45 Çekme testi 2.20 1 2 3 4 5 1 2 3 1 2 HASL OSP Figure ENIG 6. Sn Pull Ag test A Leadfree B Average C Analysis HAVA - QFP AZOT Kaynak: Toxic Use Reduction Inst. A Comparative Analysis of Lead Free Materials and Processes Using Design of Experiments Techniques Note:QFP(Quad flat pack package)
ELFNET (Europian Lead-Free Network ) Kurşunsuz Lehim (Lead-Free) 18 Ocak 2005 Durum Rapor Özeti Kurşunsuz lehim teknolojisinden beklenen faydalar Faydalar Ürün türleri Tıbbi aygıtlar Diğer Ev eğlence aygıtları Ofis aygıtları Uzay, havacılık, savunma Ağ altyapısı Çevresel Pazar avantajı Gerikazanım Diğer/Hayır Taşıma aracı aygıtları Güç elektroniği Endüstri aygıtları Diğer Sorunlar Maliyet ELFNET anketine katılan firmaların ürün tipleri Teknoloji Kurşunsuz lehim uygulamalrından beklenen sorunlar
Kurşunsuz lehime geçişte beklenen sorunlar Diğer konulardaki prolemler Ana Sorunlar-Maliyet Ana Sorunlar-Teknoloji Lehim maliyeti Süreç maliyeti Maliyet konusu Diğer malzemelrin maliyeti Yatırım maliyeti Sıcaklık sounları Islanma Kalite/güvenilirlik Teknik konulardaki problemler Ana Sorunlar-Diğer Diğer Bileşen temini Eğitim Patent
Tercih Edilen kurşunsuz Lehim Alaşımları Dalgalı El. Leh. Tercih edilen SnAgCu Alaşımları Bilmiyor Tercih edilen SAC alaşımlar Bilmiyor Tercih edilen kurşunsuz lehim alaşımlar
Kurşunsuz Lehime Geçişle Beklenen değişiklikler Firma sayısı Firma sayısı Gerekli cihaz değişikliği Tahmin edilen cihaz değişim yüzdesi Kurşunsuz lehime geçişle birlikte beklenen değişecek üretim cihazı yüzdesi Gerekli tasarım değişikliği Tahmin edilen tasarım değişim yüzdesi Kurşunsuz lehime geçişle birlikte beklenen tasarım değişikliği yüzdesi
Kurşunsuz Lehileme için Etiketleme Gereği Bileşen Kart Ürün Ambalaj Etiket gerekli değil Etiket gerekli Standart etiket gerekli Zaten etiketleniyor Bilinmiyor Kurşunsuz lehim etiketleme gereği
ELFNET in Kurşunsuz lehim konusundaki açıklama aradıkları soru ve sorunlar: Kurşunsuz lehim kullanılan ürünlerde en uzun ömür süresi ne kadar olabilir? (15-30 sene?) Henüz kullanıcılardan ulaşan hata verisi yok, kurşunsuz lehimde farklı, beklenmeyen hata türleri ile karşılaşılabilir mi? Uzun ömür süreli ürünler için güvenilirlik testleri nasıl yapılmalı?hızlandırma faktörleri nelerdir? İyi test yöntemleri nelerdir? Daha doğru temel malzeme verisine ihtiyaç var. Karışık (kurşunlu ve kurşunsuz) montaj yapılmasının uzun ömür süreli ürünlere etkisi nedir? Tamir ve düzeltmeleri, güvenilirliği kaybetmeden nasıl yapmalı? Kalay-Bakır(Sn-Cu), SAC (Sn-Ag-Cu) için iyi bir alternatif midir? Kalite/güvenilirlik standartlarının yeniden tanımlanması. Tercih edilen lehim alaşımlar için güvenilirlik ve uygulamalara yönelik veri bankası oluşturulması. Alaşım kompozisyonuna göre güvenilirlik testleri hızlandırma faktörleri.
TEŞEKKÜRLER TÜBİTAK MRC P.K.: 21, 41470 GEBZE, KOCAELİ-TÜRKİYE Tel.: +90-262-641 23 00 ; Fax: +90-262-641 23 09 www.mam.gov.tr ilknur.baylakoglu@bte.mam.gov.tr