SamsPcbGuide, भाग 10: प्रौद्योगिकी - लीड मुक्त घटक मिलाप

यह लेख पीसीबी विधानसभा प्रौद्योगिकियों पर पहला लेख है। पीसीबी सॉफ्ट से अंतिम सेमिनार डिजाइन के लिए समर्पित था, जो मुद्रित सर्किट बोर्ड (डीएफएम, निर्माण के लिए डिजाइन) के विनिर्माण को सुनिश्चित करता है। अत्यधिक विश्वसनीय अनुप्रयोगों के लिए लीड-मुक्त बीजीए घटकों की पुन: स्थापना की उपयुक्तता पर सवाल उठाया गया था। संगोष्ठी के आयोजकों और प्रतिभागियों दोनों ने आत्मविश्वास से बात की कि कोई भी इस श्रम-गहन ऑपरेशन का प्रदर्शन नहीं कर रहा था और उसे कभी भी कोई समस्या नहीं हुई। इस लेख में, मैं गंभीर रूप से इस मुद्दे की जांच करूँगा और पुराने रेने डेसकार्टेस के सार्वभौमिक संदेह विधि के लाभों के बारे में इस तरह के "उद्योग आम तौर पर स्वीकार किए जाते हैं" के खतरे को दिखाने की कोशिश करता हूं।


2006 में, RoHS निर्देश को उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स में सीसा और अन्य मान्यता प्राप्त हानिकारक तत्वों के उपयोग को प्रतिबंधित करने के लिए अपनाया गया था। यह इस तथ्य की ओर ले गया कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अधिकांश निर्माता सीसा रहित हाउसिंग में बदल गए, और लीड-युक्त लीड वाले संस्करणों में घटकों को ऑर्डर करना हमेशा उपलब्ध नहीं होता है। इसी समय, लीड की उच्च सामग्री के साथ सोल्डरिंग का उपयोग करने वाले सोल्डरिंग की तकनीक दूर नहीं हुई ( GOST R 56427-2015 में , वैसे, इसे पारंपरिक कहा जाता है)। मिलाप और / या मिलाप पेस्ट का विकल्प पीसीबी डेवलपर पर निर्भर है, इसलिए यदि चुनाव सीसा युक्त मिलाप के पक्ष में किया जाता है, तो सोल्डरिंग लीड-फ्री घटकों (अंग्रेजी मिश्रित-मिश्र धातु प्रक्रिया) की समस्या है, विशेष रूप से बीजीए-प्रकार के मामलों (विक्रेताओं के शेयरों की आनुपातिकता) में। मुख्य मुद्दा संयुक्त की विश्वसनीयता पर मिलाप का प्रभाव है। उपरोक्त GOST एक स्पष्ट जवाब देता है:


GOST R IEC 61191-1-2010 के अनुसार एक वर्ग C RES के लिए , एक विफलता अस्वीकार्य है, उपकरण को किसी भी समय काम करना चाहिए, जिसमें कठोर परिस्थितियां भी शामिल हैं। ये आवश्यकताएं न केवल सैन्य और अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए उपकरणों पर लागू होती हैं, उदाहरण के लिए, जिम्मेदार औद्योगिक सिस्टम भी विश्वसनीय होना चाहिए।

GOST में यह आवश्यकता कहां से उत्पन्न हुई? यह मानक के डेवलपर्स के लिए एक सवाल है, जिन्होंने सबसे अधिक संभावना है, विदेशी मानक का अनुवाद किया है, जो शायद पहले से ही 5-10 साल पुराना है, और जहां से आया था वह बिल्कुल भी समझ में नहीं आता है। और उसी समय, संगोष्ठी में भाग लेने वाले, जो मैंने शुरुआत में लिखा था, विशेष रूप से जिम्मेदार उपयोग के घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स के एक स्लाइस का प्रतिनिधित्व करते हुए, "रीबोलिंग" शब्द पर अपने सिर को नकारात्मक रूप से हिला दिया। शायद उनके पास एक सकारात्मक अनुभव है, मैं तर्क नहीं करता, मैं बस अज्ञानता के आधार पर सामान्यीकरण और आश्वासन के खिलाफ हूं। उनमें से कौन (और आप पाठकों में से) मानक पढ़ते हैं? और मानक का पालन करने वालों को यकीन है कि विनिर्माण प्रक्रिया में इस ऑपरेशन को उनके विशेष मामले में आवश्यक है? ऑपरेशन खुद विश्वसनीयता कम नहीं करता है? सतही माउंट प्रौद्योगिकी के उपयोग की विश्वसनीयता का प्रायोगिक अध्ययन किसने किया? क्योंकि पूरा बिंदु प्रयोग में है, सही ढंग से निर्धारित प्रयोग में है। सूचना का एक अन्य स्रोत तीसरे पक्ष के शोधकर्ताओं से उपलब्ध आंकड़ों का विश्लेषण है। नीचे मैं टांका लगाने वाले लीड-मुक्त घटकों की विश्वसनीयता पर कई लेखों का सारांश दूंगा।

सीसा रहित सेलर्स का पिघलने का तापमान ( लिक्विड , टी _एल ) 30-40 ^{डिग्री} सेल्सियस है, जिसमें सीसा युक्त सेलर्स की तुलना में अधिक है, इसलिए, सोल्डरिंग के थर्मल प्रोफाइल और मुद्रित सर्किट बोर्ड पर थर्मल क्षेत्र के वितरण के आधार पर, मिलाप वाले संयुक्त में विभिन्न डिग्री प्राप्त की जा सकती हैं (छवि 1)। सघन जोड़ (अंजीर। 2) में स्वयं धातुओं और इंटरमेटेलिक यौगिकों दोनों की सांद्रता वाले ज़ोन और अकार्बनिकता की उपस्थिति इसकी दीर्घकालिक विश्वसनीयता को कम कर देती है, क्योंकि इस तरह के मैक्रोस्ट्रक्चर दरार निर्माण और प्रसार (विशेष रूप से कम तापमान पर) के लिए सबसे अधिक संभावना वाले स्थान हैं। हालाँकि, साहित्य सूची के अधिकांश लेख यौगिकों के क्रॉस सेक्शन के माइक्रोफोटोग्राफ़ का विश्लेषण प्रदान करते हैं, लेकिन खुर के कारण का एक एकीकृत सिद्धांत नहीं देखा गया है।



तालिका 1 शोध कार्य के परिणामों को संक्षेप में बताती है, जो निम्नलिखित विशिष्ट प्रयोग पर आधारित था: सेलर्स के एक निश्चित संयोजन के लिए, बीजीए घटक (कुछ प्रयोगों में, यह एक गैर-कार्यात्मक घटक लेआउट है, जिसमें सीरियल सर्किट बनाने के लिए निष्कर्षों के लिए केवल इंटरकनेक्ट हैं), विभिन्न थर्मल प्रोफाइल के साथ सील किया गया है, एक कार्यात्मक विफलता या गैर-संपर्क होने तक थर्मोकाइस्ड। मामले के आकार पर निर्भरता की भी जांच की गई थी, मुद्रित सर्किट बोर्ड पर घटक के स्थान के प्रभाव, "अंडरफिल" जैसे चिपकने का प्रभाव, मुद्रित सर्किट बोर्ड की समाप्ति आदि के कई कार्यों में।




प्रस्तुत आंकड़ों का विश्लेषण करते समय, किसी को केवल एक प्रयोग के ढांचे के भीतर सापेक्ष विश्वसनीयता संकेतकों पर ध्यान देना चाहिए, साथ ही सभी प्रयोगों के लिए सामान्य कानूनों पर भी ध्यान देना चाहिए। निष्कर्षों में से एक निम्नलिखित है (यह अधिकांश लेखों में भी किया गया है): सीसा रहित घटकों के लिए पारंपरिक सोल्डरिंग का उपयोग करते समय, 220 के चरम तापमान पर सेलर्स के पूर्ण मिश्रण को प्राप्त करना आवश्यक होता है ... 230 ^o C, जबकि T _L (SnPb) के ऊपर टांका लगाने का समय 60- होना चाहिए 120 एस, टी _एल (एसएसी) से ऊपर का समय ~ 30 सेकंड।

लेख स्पष्ट रूप से यह संकेत नहीं देते हैं कि बीजीए घटक लीड-युक्त गेंदों का उत्पादन करने के लिए फिर से बॉलिंग कर रहे थे, लेकिन इन मामलों के लिए कम विश्वसनीयता वाले मान बताते हैं कि री-बॉलिंग विश्वसनीयता में कमी का कारण बन सकती है। थर्मल साइकलिंग के सकारात्मक परिणामों पर रिपोर्ट [8] की पुन: गणना पर एक लेख, हालांकि, 24 घंटे की घोषित प्रयोग अवधि पर्याप्त संख्या में चक्र प्रदान नहीं कर सकी। इसलिए, रिब्लिंग के परिणामस्वरूप विश्वसनीयता को कम करने का प्रश्न खुला रहता है, और एक थर्मल प्रोफाइल के प्रयोगात्मक चयन के साथ मिश्रित टांका लगाने की सिफारिश की जाती है।

मैं आपसे सार्वभौमिक संदेह के साथ प्रस्तुत आंकड़ों का इलाज करने और टिप्पणियों में अपने प्रयोगात्मक अनुभव को साझा करने का आग्रह करता हूं।

साहित्य

[१] रिक गुन, "मिश्रित धातु विश्वसनीयता पर प्रभाव"
[२] रिचर्ड कोयल, रायो एस्पांदर, आदि। "मिलाप संयुक्त विश्वसनीयता और पिछड़े संगत की विफलता मोड, उच्च घनत्व गेंद ग्रिड सरणी विधानसभाओं पर पंजाब मिश्रण स्तर के प्रभाव"
[३] रॉबर्ट किंजुंजी, क्वेन चू आदि। "Sn-PCD विधानसभा में Pb मुक्त Sn-Ag-Cu बॉल ग्रिड सरणी (BGA) अवयवों की मिलाप की संयुक्त विश्वसनीयता"
[४] रॉबर्ट किंजुजई, रायो एस्पांदर, आदि, "बैकवर्ड कम्पैटिबल असेंबली प्रक्रियाओं का उपयोग करते हुए बड़े और उच्च घनत्व वाले बॉल ग्रिड ऐरे (बीजीए) पैकेज में चुनौतियां"
[५] एडम आर। ज़्ब्रज़ीज़नी, पोलीना स्नुगोव्स्की, आदि, "मिश्रित बीजीए स्मारकों की विश्वसनीयता जांच"
[६] रिचर्ड कोयल, रिचर्ड पोपोविच, पीटर रीड, आदि। "एक अति विशाल बॉल ग्रिड एरियर की थर्मल थकान विश्वसनीयता पर पिछड़े संगत विधानसभा और माइक्रोस्ट्रक्चर के बीच संबंध"
[B] एलन ब्रेविन, क्रिस्टोफर हंट आदि। "मिश्रित मिश्र धातु सोल्डर के साथ गठित विश्वसनीयता की विश्वसनीयता"
[[] जे। ली।, एस। पोरंकी, एम। एबट्यू आदि। "पुनःप्राप्त बीजीए की विश्वसनीयता का आकलन"