Jump to content

    

Переход бессвинец-свинец

Recommended Posts

fpga_student

Добрый день

Требуется выпаять бессвинцовый компонент и хочется запаять его свинцом. 

 

Вопрос, какие проблемы от этого могут быть ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc

Никаких. Более того, для военных, на сколько я слышал, есть услуга реболлинга BGA с LF на Pb шары, после чего всё паяется на свинец. В общем случае это получается надежнее, чем паять бессвинцовые шары на свинцовую пасту.

Share this post


Link to post
Share on other sites

fpga_student

При реболлинге происходит зачистка чипа от старого припоя. После этого наносится новая паста, либо напаиваются шары. 

Смешения припоев при этом не происходит.

 

Хм...напайка бессвинцовых шаров на свинец, да, прецедент. Но я помню, что когда-то был разговор об проблемах от смешивания.

 

Возможно есть разные бессвинцовые припои, и проблемы возникают лишь в некоторых случаях ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

mplata
54 minutes ago, fpga_student said:

Добрый день

Требуется выпаять бессвинцовый компонент и хочется запаять его свинцом. 

 

Вопрос, какие проблемы от этого могут быть ?

Вы не поверите, но большинство производств так и делают, если речь не идет о BGA. Весь пассив сейчас идёт безсвинцовый практически. А в России часто используют именно свинцовые пасты. Так как нет требований экологических жестких. Так что чаще всего будет смешанный монтаж: Свинец и безсвинец.

Проблем не будет никаких. Луженый безсвинцовый припой на выводах компонентов раствориться в свинцовом из пасты, несмотря на разницу температур плавления произойдёт диффузия и этот тонкий слой безсвинца покинет поверхность. 

Другое дело с bga. Там нужно реболлинг проводить. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

fpga_student
Just now, mplata said:

Вы не поверите, но большинство производств так и делают, если речь не идет о BGA. Весь пассив сейчас идёт безсвинцовый практически. А в России часто используют именно свинцовые пасты. Так как нет требований экологических жестких. Так что чаще всего будет смешанный монтаж: Свинец и безсвинец.

Проблем не будет никаких. Луженый безсвинцовый припой на выводах компонентов раствориться в свинцовом из пасты, несмотря на разницу температур произойдёт диффузия и этот тонкий слой безсвинца покинет поверхность. 

Другое дело с bga. Там нужно реболлинг проводить. 

Поверю. Но это опять вариант а-ля реболлинг - на поверхности находится лишь тонкая пленка бессвинца.

А я говорю во-первых про смешивание в более  солидных пропорциях: вроде 1:1, а во-вторых, меня не оставляет чувство что про какое-то жуткое фиаско на эту тему я слышал

 

Ок, давайте про bga. Почему вы говорите что требуется реболлинг ?

Насколько я знаю практика бессвинцовые шары на свинцовую пасту весьма распространенная.

Знаю что надежность пайки при этом ниже. Но почему ? Переменный состав сплава на границе ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
1 час назад, fpga_student сказал:

Знаю что надежность пайки при этом ниже. Но почему ? Переменный состав сплава на границе ?

snugovsky2008.pdf - почитайте, многое написано на эту тему вполне понятно, хотя и не по-русски.

И ещё пара статей на ту же тему:

mixed-metals-impact-reliability-ipc.pdf

Solder Joint Reliability of Pb-free Sn-Ag-Cu BGA in SnPb.pdf

В целом вывод делается такой: при правильном подходе можно ставить Pb-free шары на Pb-пасту, но при этом нужно выдерживать правильный режим пайки и давать шарам плавиться и перемешиваться со свинцовой пастой.

Share this post


Link to post
Share on other sites

fpga_student
23 minutes ago, makc said:

snugovsky2008.pdf - почитайте, многое написано на эту тему вполне понятно, хотя и не по-русски.

да, интересно, неприятно, спасибо((

Share this post


Link to post
Share on other sites

mplata
4 hours ago, fpga_student said:

Ок, давайте про bga. Почему вы говорите что требуется реболлинг ?

Насколько я знаю практика бессвинцовые шары на свинцовую пасту весьма распространенная.

Да, но нужно поднимать температуру до бессвинцового профиля, чтобы расплавились шары на бессвинцовой микросхеме, тогда во первых флюсование будет происходить при более высоких температурах на которых флюс свинцовых паст может вести себя непредсказуемо (кипеть разбрызгивая припой и т.п.), а во вторых если поднять температуру в зоне оплавления , а это придётся сделать чтобы расплавить бессвинцовые шары, то непонятно как переживут по сути безсвинцовый профиль другие (свинцовые) компоненты. Может переживут, а может нет. Чаще всего мы согласовав с заказчиком реболлим бессвинцовые микросхемы, если подразумевается пайка свинцовой пастой со свинцовыми компонентами. Если же все бессвинцовое, то все просто: используем бессвинцовую пасту и соответствующий  профиль. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

speare
On 2/18/2022 at 8:17 PM, fpga_student said:

Добрый день

Требуется выпаять бессвинцовый компонент и хочется запаять его свинцом. 

 

Вопрос, какие проблемы от этого могут быть ?

ГОСТ Р 56427-2015 - в целом не плохо описывает ваши проблемы и отвечает на половину возникающих вопросов.

Если по практике - Элементы с шариками - точно нужно реболлить, потому что иначе пайка рушится за 2-3 года (если паять свинцом), хотя возможно нам просто не везло с контрактниками. У элементов, у которых ножки не покрыты припоем проблем возникает минимум, но зависит от типа покрытия КП.

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
3 часа назад, speare сказал:

ГОСТ Р 56427-2015 - в целом не плохо описывает ваши проблемы и отвечает на половину возникающих вопросов.

Там есть странная ссылка на рисунок 4, который не является иллюстрацией профиля пайки:

Цитата

При отсутствии информации о профиле оплавления применяемой оловянно-свинцовой припойной пасты должен использоваться профиль, приведенный на рисунке 4.

Аналогично и для комбинированной технологии такая же ссылка:

Цитата

Для электронных модулей РЭС класса А и В при пайке оплавлением по комбинированной технологии компонентов типа BGA рекомендуется применять профиль, указанный на рисунке 4.

Что такое рисунок 4 в их понимании? Рисунок 9? Но на нем низкая температура оплавления, при которой бессвинцовые шары не будут полноценно плавиться и как тогда можно говорить о качественной пайке?

3 часа назад, speare сказал:

Если по практике - Элементы с шариками - точно нужно реболлить, потому что иначе пайка рушится за 2-3 года (если паять свинцом), хотя возможно нам просто не везло с контрактниками.

Опять же вопрос по профилю пайки. Достаточная ли была температура при пайке по смешанному техпроцессу. У вас есть данные профилей?

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc

Попалась краткая статья на тему использования свинцовых паст в бессвинцовом техпроцессе от NXP: EB635-1.pdf

Но конкретики, к сожалению, в ней немного. Хотя общие идеи в принципе совпадают с высказанными выше рекомендациями.

Share this post


Link to post
Share on other sites

speare
9 hours ago, makc said:

Что такое рисунок 4 в их понимании? Рисунок 9? Но на нем низкая температура оплавления, при которой бессвинцовые шары не будут полноценно плавиться и как тогда можно говорить о качественной пайке?

Да, действительно - это опечатка. Рисунок 9. Термопрофиль правда низкий, но так и задумывалось. Если вы сажаете безсвинец на свинец, без реболлинга, то у вас аппаратура классов А и Б - для которой допускается отказ во время работы, а срок жизни мал. при пайке по такому профилю шарики толком не плавятся до конца, при этом происходит пайка за счет свинцовой пасты, но интерметаллиды образуются активно, что охрупчивает пайку в любом случае и чем сильнее плавится шарике, тем больше интерметаллидов.

Как мне видится, Фактически, задача выглядит так - сделать из БГА фактически ПГА - шарик становится ножкой которая паяется в стык. Проще взять бессвинцовый припой тогда.

фактически, тут часто пользуются уловкой, что нет (ни в ГОСТах, ни в МЭКах) четкого стандарта по виду не дефектных паяных шаров БГА. Этот ГОСТ сам себе (в подразделе 9.6) устанавливает требования по качеству пайки БГА.

единственное что мне еще приходит в голову это IPC-7095, но под рукой у меня его нет.

9 hours ago, makc said:

Опять же вопрос по профилю пайки. Достаточная ли была температура при пайке по смешанному техпроцессу. У вас есть данные профилей?

Если не изменяет память, то на пике было 220 градусов. профиль был длиннее.

8 hours ago, makc said:

Попалась краткая статья на тему использования свинцовых паст в бессвинцовом техпроцессе от NXP: EB635-1.pdf

If you must use lead-tin solder paste with lead-free BGA packages, ensure that the reflow temperature is high enough to provide a reliable interconnection. A minimum peak temperature of 220°C is recommended, but a range of 225–245°C (for qualified components) is preferred.
Собственно вот оно как и описано в том профиле.

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
8 часов назад, speare сказал:

Да, действительно - это опечатка. Рисунок 9. Термопрофиль правда низкий, но так и задумывалось. Если вы сажаете безсвинец на свинец, без реболлинга, то у вас аппаратура классов А и Б - для которой допускается отказ во время работы, а срок жизни мал. при пайке по такому профилю шарики толком не плавятся до конца, при этом происходит пайка за счет свинцовой пасты, но интерметаллиды образуются активно, что охрупчивает пайку в любом случае и чем сильнее плавится шарике, тем больше интерметаллидов.

Судя по доступным статьям на тему исследования смешанного техпроцесса получается, что чем выше растворение свинца в шарике, тем меньше проблем с охрупчиванием. Поэтому и предлагают поднимать температуру профиля и растягивать время оплавления (жидкой фазы). Видимо интерметаллиды интерметаллидам рознь.

8 часов назад, speare сказал:

Как мне видится, Фактически, задача выглядит так - сделать из БГА фактически ПГА - шарик становится ножкой которая паяется в стык. Проще взять бессвинцовый припой тогда.

В принципе я с вами согласен, но меня, например, беспокоит возможность роста оловянных усов, особенно при использовании иммерсионного олова в качестве покрытия платы, как более интересной альтернативы ENIG. 

8 часов назад, speare сказал:

фактически, тут часто пользуются уловкой, что нет (ни в ГОСТах, ни в МЭКах) четкого стандарта по виду не дефектных паяных шаров БГА. Этот ГОСТ сам себе (в подразделе 9.6) устанавливает требования по качеству пайки БГА.

И с учётом подраздела 9.6 мне совершенно непонятно, как они при этом считают допустимым использовать профиль рисунка 9 при смешанном техпроцессе? LF шары BGA при этом совершенно очевидно не изменят своей формы, следовательно требования раздела 9.6 (пункт 9.6.2) будут нарушены.

8 часов назад, speare сказал:

Собственно вот оно как и описано в том профиле.

Не совсем, т.к. в профиле на рисунке 9 пик на температуре 225, а здесь рекомендации сделать выше, на сколько можно и аналогичной фразы в ГОСТ нет. Отсюда можно сделать вывод, что профиль в ГОСТ это лёгкая рекомендация, а правильный профиль лежит на совести технолога, который должен обеспечить правильное оплавление и результирующую форму шаров.

Кстати, мне пока не удалось найти SnPb паст именно для смешанного процесса (с повышенной рабочей температурой флюса). Я плохо ищу?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.