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납 성분이 많은 솔더에서 공융 AuSn으로 전환하기

Friday, January 20, 2012

계속적인 작동 또는 열 사이클을 가속화시킨 수명 테스트 어느 쪽이든 어떤 기기의 서비스 환경이 125°C를 넘을 때 선택이 가능한 두 가지 카테고리의 솔더가 있습니다. 납과 금을 주로 사용하는 것이 이들 카테고리입니다. 납 제거, 지향하는 전자제품 업계의 추세에 따라, 전통적으로 납 솔더를 사용해온 많은 제조업체들은 조심스러운 행보를 하면서, 이제는 대부분 Indalloy 182 (80Au20Sn)인 금 솔더에, 관심을 보이고 있습니다.

Intermetallics are more brittle than solder. This is the typical location for solder joint failure.

이러한 전환에 관한 가장 일반적인 우려는 납 솔더에 비해 상당히 높은 AuSn의 강도와 관련된 것입니다. 하지만 우려의 수준은 어플리케이션의 범주 내에서 확인되어야 합니다

예를 들어, 다음의 케이스 시나리오를 검토해 보기로 하죠: prada outlet

Indalloy 159 (90Pb10Sn)는 350K (~75°C) 에서500K (~225°C)의 작동온도에서 천천히 회전하는 구경 측정 탐침에 고온의 센서를 부착하는 기기에 수 년간 사용되었습니다. 이 솔더는 니켈 및 금이 도금된 Kovar™, 또는 플래티넘 또는 플래티넘 도금된 니켈납과 주석이 포함된 동납을 결합시킵니다. 이 솔더 연결부위는 장력 또는 충격을 받으면 않됩니다.

이 시나리오에서 고온의 솔더 옵션을 고려한다면, AuSn 이 기계적으로는 선호될 수 있을 것입니다.

왜냐구요?

사실, 주석을 함유하고 있는 소프트 솔더는 솔더링 과정에서 금 금속화물질에서 금을 여과시켜 솔더 연결부위의 내부에 부서지기 쉬운Au-Sn 금속간 층을 형성합니다. 금 성분이 많고, 더 많이 사용될수록 남아 있는 금속간 층은 더 두꺼워집니다. 상대적으로 부드러운PbSn 솔더 층 바로 다음에 위치하는 이 층의 부서지기 쉬운 성질은 열 사이클에서 틈의 확대를 키우는 차동 스트레스를 일으킵니다.

AuSn는 그 경도를 잘 알고 있는 엔지니어들이 전에는 고려하지 않았고, 더 부드러운 솔더의 사용에서 틈이 생기는 문제를 감안하면서 더 개선될 것을 기대하지도 않았습니다. 비납 솔더로 전환하더라도 기기의 품질이 저하되지 않는다 것을 알게 된 것은 기분 좋은 놀람이었습니다. AuSn은 깨지기 쉬운 합금이지만, 위에 설명된 것과는 달리, 차동 스트레스가 없습니다.