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Avaliação da camada intermetálica em placas de circuito impresso com acabamento superficial HASL com diferentes processos de soldagem

Evaluation of the intermetallic laver in printed circuit boards with HASL surface finishing with different soldering processes
Authors: Pinto, Rogério Henrique de Magalhães;

Avaliação da camada intermetálica em placas de circuito impresso com acabamento superficial HASL com diferentes processos de soldagem

Abstract

O principal acabamento superficial utilizado em placas de circuito impresso era o HASL (Hot Air Solder Leveling) usando uma liga de solda Sn63Pb37 (% ponderal). No entanto, com a passagem para processos de soldagem “lead free”, e tendo em conta os problemas inerentes ao acabamento, este foi excluído dos produtos ligados à indústria automóvel. O principal objetivo da dissertação foi avaliar a influência de diferentes perfis térmicos e processos de soldagem sem chumbo na morfologia, composição química e na resistência mecânica (resistência ao corte à temperatura ambiente) das juntas de solda. As placas foram produzidas em 4 grupos com diferentes condições, avaliando-se essencialmente o efeito da temperatura e do tipo de soldagem. As técnicas de análise, os testes mecânicos e a caracterização feita nos produtos em estudo demonstraram que placas soldadas com este tipo de acabamento, e de acordo com os requisitos Car Multimedia (CM), apresentam boa qualidade e cumprem as especificações Bosch, não se encontrando defeitos ou anomalias nas juntas soldadas nos processos de soldagem estudados, nomeadamente o processo de reflow e de onda. Relativamente ao crescimento dos produtos de reação entre a pasta de solda e os materiais de base, estes manifestaram-se de forma diferente para os dois processos de soldagem. No caso de pads de componentes SMD (Surface Mount Device) o crescimento máximo verificado é de 5,27μm enquanto que em furos de componentes TH (Through Hole) o crescimento é mais elevado no topo do que na parte inferior da placa, devido ao movimento dinâmico da soldagem por onda. O envelhecimento associado a perfis térmicos máximos segundo requisitos CM causa um aumento da camada intermetálica entre 0,3 e 1μm. A soldagem mediante acabamentos superficiais HASL resulta na formação de camadas intermetálicas de Sn-Cu-Ni nas interfaces entre a liga de solda (Sn-Ag-Cu) e o cobre dos pads. Na liga de solda verificou-se a formação de duas fases diferentes, uma extremamente rica em estanho e outra onde se evidenciou a presença da prata. A caracterização mecânica das juntas de solda foi efetuada mediante a realização de ensaios de resistência ao corte em condensadores, tendo-se verificado que a força máxima de corte estava compreendida entre 25 e 30N. A fratura ocorreu pelos componentes a ligar e não pela junta de solda.

Country
Portugal
Related Organizations
Keywords

Eletrónica, Intermetallic layer, Solda sem chumbo, Electronic, Soldering, HASL (hot air solder leveling), Soldagem, Camada intermetálica, Lead free solders

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