SN100C, en pigg 10 åring med framtiden för sig!

1999 lanserade Nihon Superior sin patenterade tennkopparlegering SN100C. Under de tio år som gått sedan dess har över en miljard kretskort producerats med SN100C. SN100C finns idag i tusentals installationer världen över. I början användes SN100C mest för volymproduktion av konsumentprodukter. Idag används legeringen för de flesta applikationer i olika former som lod för våglödning och varmförtenning, lödtråd, pasta och BGA och CSP bumpar. Vad är då SN100C ? SN100C är en tennkopparlegering som dopats med nickel och germanium. Vid specifika nivåer på nickel och germaniumhalterna fås speciella och positiva effekter på tennkopparlegeringen. Exempel på positiva effekter: Låg etshastighet på koppar. Detta är speciellt viktigt vid lödning av kort som kräver lång exponeringstid mot lodet eller höga temperaturer. Bra fluiditet, nästan som tennbly. Detta underlättar vätning i trånga utrymmen och minimerar risken för överlödningar. Minimalt med tenndendriter och långa tennkopparnålar. Detta ger en mjukare och mer duktil legering som tål vibrationer mycket bra. Lödfogar nästan lika blanka som med tennbly. Det är väldigt små tillsatser av nickel och germanium som ger dessa effekter. Optimal nickelhalt är 0,06 %(0,6 g/kg) och optimal germaniumhalt är över 0,0025%(0,025g/kg). De positiva effekterna är bevisade i åtskilliga tester gjorda av olika institut och företag. När ytterligare metaller blandas in i legeringen så bildas en ny legering med andra egenskaper än SN100C. Därför kan det löna sig att fråga efter vilka tester som är gjorda på legeringar med snarlika namn till SN100C. När vi satte SN100C i vår första lödmaskin 2004 hade tillverkare i Japan redan använt SN100C i 5 år. De kunde redan då våglöda kort med 0,65 mm pitch på QFP komponenter i volymproduktion. Idag våglöder de komponenter med 0,5 mm pitch. Detta ställer stora krav på kommunikation mellan produktion och konstruktion för att optimera alla parametrar. Efter 5 år med SN100C är det många i Norden som betraktar SN100C som standard för våg och selektivlödning. Tillförlitlighet på blyfria legeringar har varit och är en källa till diskussioner. Resultaten från olika test beror på många parametrar, bla hur testcykeln är utformad (antal upp och ned rampningar samt max och minvärden), kombinationer mellan olika ytskydd och vilken typ av komponenter som testats. Detta måste tas i beaktande när man jämför olika resultat. När man jämför resultaten så blir det oftast en viss spridning mellan tennbly, SN100C och SAC legeringar, men ingen katastrofal skillnad som diskuterades innan blyförbudet infördes. SAC legeringar är definitivt hårdare än tennbly och SN100C. Hos en tillverkare ledde detta till brott på keramiska chipkomponenter vid vibrationsprov när man utvärderade olika legeringar. När man testade SN100C så försvann problemet pga att SN100C är mer duktil och kan ta upp spänningar så att komponenten slipper dessa påkänningar. Innehållsmässigt så skiljer sig SN100C och SAC legeringar ganska mycket åt. SN100C är en eutektisk legering(Sn99,3Cu0,7Ni,Ge), smältpunkt 227 ºC, med inslag av små kopparnickeltenn kristaller, max 3-5 my. Detta ger en blank och slät yta med bra fluiditet, mycket lik tennbly. SAC 305(Sn96,5Ag3,0Cu0,5) är inte eutektisk utan har ett smältintervall 217- 219 ºC. I legeringen finns olika formationer, koppartenn kristaller som långa nålar, tenndendriter (kristaller av rent tenn) och silvertenn kristaller, som plattor. Detta ger en yta med grå inslag pga tenndendriterna. Dessa ger också en försämrad fluiditet eftersom dendriterna fäller ut vid 232 ºC.