Teplotní stárnutí bezolovnatých spojů na keramice
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce má za cíl ověřit vlastnosti bezolovnatých pájek, které jsou podrobené zrychlenému stárnutí teplotním cyklováním. V teoretické části jsou podrobně popsány nejpoužívanější bezolovnaté pájky a jejich charakteristické vlastnosti. V další části jsou popsány tavidla a jejich důležitá funkce při procesu pájení. Zmíněny jsou rovněž intermetalické sloučeniny, které ve značné míře ovlivňují kvalitu a živostnost pájeného spoje. V praktické části byl vytvořen testovací motiv na dvou odlišných substrátech - korundové keramice a hojně využívaném substrátu FR-4 (Tkanina ze skelných vláken sycená epoxidovou pryskyřicí). Pro experiment byla zvolena, jako referenční pájka SAC, dále pak pájka s obsahem bismutu (Sn42/Bi58) a olovnatá pájka (Sn62/Pb36/Ag2). Zrychlené stárnutí teplotním cyklováním bylo provedeno v intervalu teplot od -20 °C do 125°C s následným provedením testu mechanické pevnosti pájeného spoje za pomoci zkoušky střihem. Výsledky prokazují snížení pevnosti s rostoucím počtem teplotních cyklů. Pájka SnBi vykazuje na počátku testování vyšší mechanickou pevnost nežli pájka SAC a olovnatá pájka, v průběhu teplotních cyklu, ale značné ztrácí své mechanické vlastnosti, to je zapříčiněno vzrůstající oxidací slitiny. Jako perspektivní se jeví pájka SAC, která má téměř konstantní pokles mechanické pevnosti během všech teplotních cyklů na korundovém i FR-4 substrátu.
This diploma thesis aims to verify the properties of lead-free solders, which are subjected to accelerated aging by thermal cycling. The theoretical part describes in detail the most used lead-free solders and their characteristics. The next section describes fluxes and their important functions in the soldering process. Intermetallic compounds are also mentioned, which significantly affect the quality and service life of the soldered joint. In the practical parts, the test motif was on two different substrates - corundum ceramics and the widely used substrate FR-4 (Glass fiber fabric saturated with epoxy resin). SAC solder was chosen as the reference solder for the experiment, followed by solder containing bismuth (Sn42 / Bi58) and lead solder (Sn62 / Pb36 / Ag2). Accelerated aging by thermal cycling was performed in the temperature range from -20 ° C to 125 ° C, followed by performing a test of the mechanical strength of the soldered joint by means of a shear test. SnBi solder shows higher mechanical strength at the beginning of testing than SAC solder and lead solder, during temperature cycles, it significantly loses its mechanical properties, this is caused by increasing oxidation of the alloy. SAC solder seems to be promising, which has an almost constant decrease in mechanical strength during all temperature cycles on both corundum and FR-4 substrates.
This diploma thesis aims to verify the properties of lead-free solders, which are subjected to accelerated aging by thermal cycling. The theoretical part describes in detail the most used lead-free solders and their characteristics. The next section describes fluxes and their important functions in the soldering process. Intermetallic compounds are also mentioned, which significantly affect the quality and service life of the soldered joint. In the practical parts, the test motif was on two different substrates - corundum ceramics and the widely used substrate FR-4 (Glass fiber fabric saturated with epoxy resin). SAC solder was chosen as the reference solder for the experiment, followed by solder containing bismuth (Sn42 / Bi58) and lead solder (Sn62 / Pb36 / Ag2). Accelerated aging by thermal cycling was performed in the temperature range from -20 ° C to 125 ° C, followed by performing a test of the mechanical strength of the soldered joint by means of a shear test. SnBi solder shows higher mechanical strength at the beginning of testing than SAC solder and lead solder, during temperature cycles, it significantly loses its mechanical properties, this is caused by increasing oxidation of the alloy. SAC solder seems to be promising, which has an almost constant decrease in mechanical strength during all temperature cycles on both corundum and FR-4 substrates.
Description
Citation
CINGEL, Š. Teplotní stárnutí bezolovnatých spojů na keramice [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Mikroelektronika
Comittee
doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc. (předseda)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Marek Bohrn, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Adámek, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Prokop, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-08-25
Defence
Student seznámil zkušební komisi s řešenín své diplomové práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl otázky kladené komisí.
1) Popište princip Kruskal-Wallisova testu a souhrnně vyhodnoťte výsledky obsažené v tabulkách 6.6 až 6.12.
Chybí slovní popis výsledků. Co jste prokázal?
2) V práci se zmiňujete o teplotním koeficientu roztažnosti. Jaká je jeho definice a jednotka? Udává jak se změní jmenovitá hodnota při změně teploty. Co je ppm?
3) Vysvětlete, proč nejsou bezolovnaté pájky adekvátní náhradou pájek olovnatých? Nedostatečná smáčivost. Proč je nižší spolehlivost spoje. Intermetalické slitiny u bezolovnaté pájky.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení