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Analisi dei materiali delle sfere per saldatura nel settore degli imballaggi a circuiti integrati (IC)

Viste le continue restrizioni sull'uso del piombo nei prodotti elettronici, è stato dedicato grande impegno al fine di trovare dei validi sostituti. Nell'industria dell'imballaggio IC avanzata, le sfere per saldatura eutettiche in SnPb, finora molto utilizzate in quanto di elevata qualità sebbene pericolose, oggi vengono sempre più sostituite dalla tecnologia senza piombo, come le sfere di saldatura SnAgCu. Dal momento che, per garantire saldabilità e altre proprietà meccaniche, queste nuove leghe richiedono una composizione specifica, occorre misurarle con precisione.

È noto che il contenuto di Ag e Cu può influire negativamente sulla saldabilità e sulle proprietà meccaniche delle sfere per saldatura a base di Sn. Ad esempio, le sfere di saldatura con contenuto di Ag superiore al 3% hanno prestazioni migliori nei test di stress termico e sono più resistenti alla deformazione plastica da taglio, mentre le leghe con un contenuto di Ag inferiore (circa l'1%) mostrano una duttilità superiore e quindi una migliore resistenza in forti condizioni di stress. Inoltre, appena lo 0,5% di Cu è in grado di ridurre il livello di dissoluzione del substrato Cu, aumentando così la saldabilità.

Per poter soddisfare le esigenze imposte dalle restrizioni legali (assenza di piombo) e dai requisiti tecnici l'industria degli imballaggi per circuiti integrati necessita di un metodo di misurazione accurato e preciso della composizione delle sfere di saldatura.

Le piccole dimensioni delle sfere (tipicamente di diametro di 80μm) non favoriscono il ricorso alla maggior parte dei metodi analitici. Altri metodi, come l'assorbimento atomico (AA), sono distruttivi e quindi non sono adatti per testare ogni singola protuberanza. La fluorescenza da raggi X (XRF) si è dimostrata un approccio ideale per il monitoraggio della concentrazione di tutti e tre gli elementi. La tabella 1 mostra i risultati di misurazione tipici per una sfera di saldatura SnAgCu.

Valori tipici misurati con FISCHERSCOPE® X-RAY XDV®-μ, 10 x 30sec.
Elemento Sn Ag Cu
Media [%] 98,55 0,99 0,46
Dev. Std [%] 0,04 0,03 0,01

Il fascio di raggi X di FISCHERSCOPE® X-RAY XDV®-μ, dotato di ottica policapillare e di un rilevatore Silicon Drift Detector (SDD), può essere focalizzato fino a dimensioni di 20μm consentendo di mantenere tassi di conteggio molto elevati e garantendo ripetibilità e precisione eccezionali.

FISCHERSCOPE® X-RAY XDV-µ®, con il suo punto di misura estremamente piccolo, è lo strumento ideale, che vi consente di determinare con precisione la composizione delle sfere di saldatura e di verificare l'assenza di piombo. Per ulteriori informazioni, non esitare a contattare il tuo rappresentante locale FISCHER.

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