Метод измерения толщины интерметаллического слоя для предвидения его роста.

Метод измерения толщины интерметаллического слоя для предвидения его роста.

(Публикация IPC APEX EXPO, Мексика, Continental Corporation, г-н J.Servin)

Резюме

Бессвинцовая технология принесла в электронную промышленность новые материалы и иное качество. Для этого, необходимо создание новых методов определения качества и предпочтений этих материалов. Интерметаллические соединения, к примеру, могут расти быстрее при бессвинцовой металлизации и снижать возможность образовывать хорошие соединения. Для этого создан новый метод измерения толщины интерметаллического слоя (IMC). В новом методе используется комбинация из метода рентгеновской флюоресценции (XRFM) и метода кулонометрического стравливания (CSM). Метод флюоресценции позволяет измерить содержание элементов в процентах и сопоставить значения с толщиной слоя. Эта процедура делает метод XRFM не столь подходящим для измерения толщины интерметаллического слоя при его росте, так как элементы только объединяются один с другим, а не удаляются; поэтому, флюоресценция, к примеру, даёт похожие значения по толщине в тонких слоях металлизации медь-олово или в тонком слое интерметаллида. С другой стороны, кулонометрическое стравливание удаляет слой элемента, используя электрохимический процесс. Комбинация обоих методов позволяет оценить толщину интерметаллического слоя в более точной форме. Для принятия метода использованы для сравнения значений электронная микроскопия (SEM/EDX) и микроанализ (Auger). Кроме этого, проведены несколько экспериментов по нескольким температурам и профилям оплавления, чтобы отследить рост интерметаллидов в печатных платах с химическим лужением. Результаты использованы для создания более точного инструмента для предсказания роста IMC. В нём использована энергия активации, зависящая от толщины IMC слоя.

Заключение

Комбинированный XRFM/ CSM метод стал очень полезным для более точного определения роста интерметаллического слоя или диффузии в химическое лужение печатных плат. Это позволило сделать важную находку: имеется линейная зависимость между энергией активации и толщиной интерметаллического слоя. Это особенно наблюдалось в динамическом эксперименте с температурой в профилях оплавления; хотя, это также применимо и для статических температурных экспериментов.

Другой важной находкой является чёткое видение ускорения скорости диффузии после определённой температуры для лужённых погружением печатных плат. Найдено, что образование интерметаллида ускорялось при 217°С примерно, при очень похожей температуре для точки эвтектики медь-олово-серебро. Из-за этого, для подтверждения присутствия серебра был сделан XRFM/ CSM анализ на облуженных площадках. Это явление должно также подтвердить факт наличия другой энергии активации при температуре свыше 217°С. Использование зависимости энергии активации и толщины интерметаллического слоя привело к линейной зависимости с примерной константой 67 680 Дж/моль для температуры ниже 217°С и — 32 000 Дж/моль для температур свыше 217°С. Это показывает, что энергия начала диффузии после 217°С почти вдвое ниже, чем до 217°С.

Отмечена положительная линейная зависимость толщины IMC, означающая, что для продолжительного роста толщины слоя потребуется больше энергии. Это объясняется тем фактом, что необходимо больше энергии на диффузию большего числа атомов через интерметаллический слой, требующий проверки. Хотя применение нового метода измерения толщины слоя позволяет оценить любое температурное осложнение для лужения, к примеру — выдержку печатных плат в печи или несколько оплавлений, чтобы предотвратить проблемы с качеством.

(полный перевод доступен при запросе информационного сопровождения во взаимовыгодном сотрудничестве)

***********************

Компания «БалтМедиа Партнёр» постоянно отслеживает полезные для производителей электроники информационные и инновационные материалы для формирования инженерных банков знаний для работы партнёров в совместных проектах, охватывая материалы, оборудование, инструмент и оснастку, контроль, экологию и стандартизацию, а также — организацию производства.

Для информационной поддержки, сопровождения и совместной работы используется следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, д.206

Тел. +7 (921) 895−1422

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов