应用笔记3599

采用无铅(Pb)装配流程装配高含铅的DS2761倒装芯片


摘要:最近,欧盟已通过有害物质限制(RoHS)指令,严格禁止电气、电子产品中使用铅(Pb)元素。基于这一规范要求,装配流程也必须满足无铅要求。DS2761倒装芯片已豁免通过RoHS规范要求,并已成功利用无铅装配流程安装。本应用笔记详细说明了无铅装配流程的使用,以及安装之后的可靠性问题。

按照RoHS指令,许多处理流程必须使用无铅焊料。Maxim使用峰值温度为+262°C的回流焊安装工艺装配479个倒装芯片。安装后,我们对倒装芯片进行了标准的可靠性检测。DS2761倒装芯片具有零失效率,全部通过了可靠性评估。DS2760 C2和DS2761 A2采用相同的裸片,由此可以确认按照本文列出的参数要求,DS2761和DS2760倒装芯片采用无铅回流焊接工艺安装是完全可以接受的。


概述

欧盟已于近期开始限制电气、电子设备中使用铅(Pb)元素,这些规范从形式上参考了2002/95/EC指令,但通常称作有害物质限制(RoHS)指令。RoHS指令的附录中(第5页)列出了受限物质。附录中的第七条指出:铅存在于高溶解温度的焊料中(例如,锡铅合金焊料中,铅占85%以上)。”Dallas的焊球工艺,通常称为“倒装芯片”,由于其焊球结构中包含95%的高熔点铅(Pb)焊料,属于RoHS豁免产品,有关DS2761材料成分分析的细节,请参考本文附录A中DS2761有害物质含量。

按照RoHS指令,许多处理流程必须使用无铅焊料。DS2761采用无铅工艺焊接后,已成功通过可靠性测试。本文介绍了回流焊工艺和可靠性测试结果。

无铅工艺电路板安装流程

DS2761倒装芯片在Tg > +170°C的高温环境下安装在FR4 PCB上,附录B给出了该电路板的CAD图。倒装芯片使用符合Indium Corporation of America®标准的铟5.1无铅焊料(参考铟5.1产品资料)焊接,将DS2761倒装芯片送入5区BTU模式SSA 70回流炉进行安装。炉中传送带设置为每分钟传递16.5英寸,区域1至5的温度依次为:+250°C、+230°C、+240°C、+250°C和+280°C。峰值回流焊温度为+262°C。回流焊特性曲线如图1所示,附录C也给出了该曲线图。

图1. DS2761回流焊特性曲线
图1. DS2761回流焊特性曲线

DS2761可靠性测试

经过无铅焊接流程处理后,我们对479片安装在电路板上的芯片进行工业标准的可靠性测试。测试包括工作时间、储存时间以及芯片的温度、温湿度承受能力。完成所有测试后,DS2761倒装芯片的失效率为零。可下载可靠性测试报告。

结论

根据RoHS指令附件的第7条规定,Dallas Semiconductor的DS2761倒装芯片属于RoHS指令豁免产品。由于芯片仍然需要使用无铅回流焊接工艺安装,Dallas Semiconductor利用峰值温度为+262°C的焊接工艺安装了479片倒装芯片,并在安装之后对这些芯片进行了标准的可靠性测试。DS2761倒装芯片的失效率为零,完全通过了可靠性评估。由此可见,DS2761完全可以按照本文列出的参数,采用无铅回流焊安装工艺进行焊接。DS2760 C2和DS2760 A2使用相同的裸片,因此,该项评估认证同样适用于DS2760 C2版。

附录A. DS2761有害物质成分
附录A. DS2761有害物质成分
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附录B. 高温焊接FR4电路板图
附录B. 高温焊接FR4电路板图
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附录C. 无铅焊料回流曲线
附录C. 无铅焊料回流曲线
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