Kebolehharapan sambungan pateri bagi komponen tatasusunan grid bebola tercermin

Abstract

Pemasangan komponen tatasusunan grid bebola (BGA) tercermin digunakan dalam integrasi dwi-sisi pada papan litar bercetak (PCB). Walau bagaimanapun, penempatan dua komponen BGA secara tercermin pada sisi atas dan bawah PCB menimbulkan isu kebolehharapan yang ketara berbanding konfigurasi satu sisi. Walaupun pes pateri berasaskan Sn-Ag-Cu (SAC) lazim digunakan untuk menyambungkan komponen BGA, isu kebolehharapan sambungan pateri bagi konfigurasi BGA tercermin masih wujud kerana melalui proses pematerian semula berulang kali. Oleh itu, kajian ini bertujuan untuk menilai kesan ketebalan PCB (1.2 mm, 1.6 mm dan 2.0 mm) serta pengaruh modifikasi unsur minor dalam pes pateri berasaskan SAC (SAC, SAC-In, dan SAC-Sb) terhadap kebolehharapan sambungan pateri yang didedahkan pada tempoh ujian kitaran terma (TCT) berbeza, 400-1200 kitaran. Metodologi kajian ini bermula dengan pemeriksaan awal sambungan yang menggunakan sampel kawalan yang dicirikan dengan sinar-X dan ujian celupan dan tarik (DnP). Kemudian analisis keratan rentas dan mikroskop optik digunakan untuk mengesahkan integriti pematerian awal dan selepas ujian TCT. Kajian terperinci terhadap kemerosotan dan kadar keparahan keretakan dijalankan menggunakan ujian DnP untuk melihat taburan retakan bebola pateri secara menyeluruh. Analisis perambatan retak dan perubahan mikrostruktur pada antaramuka sambungan juga dilakukan. Hasil analisis percirian awal menggunakan sinar-X mengesahkan tiada kecacatan kritikal pasca-pemasangan sebelum ujian kelesuan dimulakan. Namun, keputusan ujian DnP mendedahkan bahawa komposisi pes pateri dan ketebalan PCB secara signifikan mempengaruhi peratusan dan taburan kegagalan sambungan. Analisis ketebalan PCB mendapati bahawa papan nipis (1.2 mm) mencatatkan kadar penusukan warna tertinggi mencapai 13.18% selepas ujian TCT sebanyak 1200 kitaran. Penggunaaan PCB dengan ketebalan 1.6 mm dan 2.0 mm telah berjaya mengurangkan jumlah keretakan secara drastik kepada purata sekitar 6.86% hingga 5.03% selepas ujian TCT sebanyak 1200 kitaran. Dari segi penggunaan jenis pes pateri, didapati bahawa aloi SAC-In menunjukkan kadar retakan yang terendah selepas 1200 kitaran TCT iaitu 8.58% diikuti dengan SAC-Sb sebanyak 11.83% dan 17.01% dengan SAC. Kajian ini menunjukkan bahawa analisis kadar keparahan boleh digunakan untuk mewakili kebolehharapan sambungan pateri bagi komponen BGA tercermin. Secara keseluruhannya, kajian ini merumuskan bahawa aplikasi SAC-In dan ketebalan PCB yang optimum (khususnya melebihi 1.6 mm) menawarkan penyelesaian praktikal untuk memanjangkan jangka hayat pemasangan elektronik berketumpatan tinggi, sekaligus memberi pemahaman baharu terhadap mekanisma kegagalan BGA tercermin.