Оценка использования ENEPIG в маленьких паяных соединениях. Часть 2.

Это было обнаружено во время производства печатной платы, так как толщина маски припоя вмешалась в электрическое тестирование платы и процесс HASL. Были произведены дополнительные платы м более тонкой маской припоя, чтобы сделать возможным процесс HASL на контрольных блоках. Печатные платы с поверхностным покрытием ENEPIG не были изменены.

Рентгеновские измерения были взяты на 26 локациях печатной платы на каждой плате и на 20 локациях на дополнительных тестовых купонах. Эти локации измерения находились на обеих сторонах печатной платы, и было обнаружено, что некоторые толщины слоя палладия не соответствуют IPC-4556 спецификационным требованиям. В стандартном процессе производства каждая плата не может быть измерена, но можно взять одну в качестве образца. Образцы берутся время от времени и рассчитывается стандартное отклонение: это стандартное отклонение используется для определения, находится ли процесс под контролем в соответствии со стандартом наряду с индивидуальными измерениями. В нашем тесте на каждой плате были измерены множественные локации, таким образом, сами данные сравнивались с ограничениями в спецификации без учета стандартных отклонений.

Монтаж тестируемых блоков был выполнен и припоями SnPb или SnPbAg, затем каждый компонент был удален с помощью воздействия силы на край компонента на скорости 0,5 дюймов/мин (Рис.3 и 4). Сила, необходимая для удаления тестируемых деталей приведена в Таблице 1. Значения силы сдвига для образцов с покрытием ENEPIG были ниже, чем с покрытием HASL. Для всех покрытий обнаружилась смесь повреждений припоя и подъемом площадки. Для HASL повреждения случались в припое в 18% случаем (остальные 82% характеризовались подъемом площадки), тогда как для ENEPIG подъем площадки происходил в 35% случаев, а остальные повреждения преимущественно проявлялись в повреждениях припоя и в некоторых случаях хрупких повреждениях площадки ПП (примерно 3%).

Второй фактор, влияющий на результаты теста на сдвиг, можно увидеть в сравнении поперечных сечений образцов ENEPIG и HASL. На образцах ENEPIG предварительно обнаруженная избыточная толщина паяльной маски предотвращает детали от такой низкой посадки, какая бы у них была в ином случае. Это приводит к тому, что паяные соединения формируют форму песочных часов (Рис.7). Эта форма дает меньший поперечный разрез в середине, что снижает общую силу паяного соединения. Это снижение составляло 10-20%. Рис.8 показывает типичное 15% снижение в площади поперечного сечения паяного соединения на месте повреждения. Снижение площади поперечного сечения из-за геометрии паяного соединения дает серьезную разницу между силами сдвига для HASL и ENEPIG. Комбинация более тонкой паяльной маски и дополнительного припоя от процесса HASL приводит к другой геометрии паяного соединения на образцах HASL.

Несколько локаций хрупких повреждений на образцах ENEPIG были выбраны для дальнейшей оценки. Анализ поверхности площадки печатной платы с использованием EDS показал, что оставшаяся поверхность является преимущественно никелем с небольшим количеством олова. Материал, расположенный на стороне поверхности повреждения паяного соединения, был измерен и показал высокий уровень олова, но также до 0,79% палладия по весу и 17,5% серебра по весу (так же, как и низкие уровни Pb и Ni). Эти значения варьировались в зависимости от выбранной зоны (Рис.11 для примера). Анализ поперечного сечения всего паяного соединения показал 0,5% по весу Pd и 3.3% по весу Au. Учитывая объем припоя, примененного на соединении, это уровень общего палладия соответствует толщине слоя палладия, измеренного на печатной плате, но уровень серебра выше, чем ожидался.