Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Lars Wallin Krönikor | 08 januari 2006

Rapport från ett "Chip"

Hej!

Jag Àr en Chip komponent med storleken 0603 med en speciell kondensatorfunktion och Àr Àmnad att sitta pÄ ett 10-Lagers mönsterkort tÀtt intill en stor BGA med mer Àn 400 anslutningar.
Om Ni inte visste det tidigare sÄ har Àr vi alla komponenter, mönsterkort och lodpasta mer eller mindre slÀkt med varandra vilket möjliggör att vi har en viss kontakt och dÀrmed ett intressant informationsutbyte som jag nu vill dela med mig till Er om. SkÀlet till att jag först nu tar tillfÀllet i akt Àr att vi komponenter som ingÄr i en elektronikkonstruktion helt tycks kommit bort i diskussionen nÀr det gÀller införandet av RoHS direktivet.

Bakgrund
Jag föddes i Bortre Orienten för ca 4 mÄnader sedan men en lÀngd och bredd av 0,06" respektive 0,03" och Àr placerad i en 8 mm tape tillsammans med 3000 kusiner samt var den förste i serien frÄn mitt chip BB som fick rent Sn pÄ mina termineringar. Tidigare generationer hade en Sn/Pb legering som anvÀnds under lÄng tid och som mina "Chip" förÀldragenerationer var mycket nöjda med. Den var bÄde snygg och hade bra vÀtningsegenskaper och kunde ligga lÀnge i lager och vÀnta pÄ monteringen och omsmÀltning. Med rent Sn som fot omslag gÀller helt nya förutsÀttningar dÀr fÄ har kÀnnedom om lÄngtidseffekterna men det finns mÄnga som har klara Äsikter om vad som Àr bra och dÄligt. Efter konsultationer med kusiner födda pÄ andra chip BB vÀrlden över kan jag rÀkna till över 10 olika legeringar som teoretiskt kommer att vara representerade pÄ ett och samma kretskort med olika egenskaper nÀr det gÀller vÀtning, hÄllfasthet och lagring. Det Àr ju ingenting nytt med detta invÀnder sÀkert nÄgon det hade vi Àven före RoHS men observera att kombinationer av nya lödlegeringar, nya flussmedel och högre temperaturer har totalt förÀndrat förutsÀttningarna.

PĂ„ sjukan
AnlĂ€nde till Sverige för cirka 2 mĂ„nader sedan för att tillbringa 4 veckor i ett grossistlager och sedan transporteras till ankomstkontrollen pĂ„ ett EMS företag. Under de senaste veckorna hade jag kĂ€nt spĂ€nningar och noterat smĂ„ utvĂ€xter i mina nya Sn fotfodral och detta upptĂ€cktes av företagets kontrollanter. Jag blev inlagd pĂ„ sjukan och Dr. Klang kallades in för att stĂ€lla en diagnos. Han konstaterade snabbt att jag led av "Whiskers" sjukan, nĂ„got som Ă€r helt ofarligt bara man tar rĂ€tt medicin och han ordinerade SAC lod och omsmĂ€ltning med minst 232ÂșC i lödfogen och sedan blev jag snabbt friskförklarad. KĂ€nslan av att bli betraktad som en simulant vĂ€xte sig stark inom mig med Dr. Klangs avslutnings replik: Kör sĂ„ det ryker men gör det med SAC, dĂ„ blir lödfogen bra och flack.

I vÀnners sÀllskap
Efter friskskrivningen hamnade jag i en stor lĂ„da tillsammans med alla andra komponenter som skall monteras och de 10-Lagers mönsterkort som vi alla skall placeras pĂ„. Jag började informerade mina vĂ€nner om sjukhusbesöket och den ordinerade medicinen och plötsligt sĂ€ger en av de mer erfarna komponenterna nĂ€mligen QFP:n som varit med i över 20 Ă„r och kan sin bibel att jag inte kan lödas med 232ÂșC för jag Ă€r ett special chip som enligt J-STD-020C Ă€r klassad för en max omsmĂ€ltnings temperatur av 220ÂșC. I samma ögonblick ropar den betydligt yngre BGA:n med över 400 anslutningar att hans bollar Ă€r av en SAC legering och för att undvika kallödningar i de inre bollarna mĂ„ste det till mycket vĂ€rmeenergi vilket innebĂ€r höga temperaturer pĂ„ varmluften. Jag blir helt kallsvettig och ser i mitt inre hur livet som chip kondensator kommer att upphöra i omsmĂ€ltningszonen i en varmluftsugn pĂ„ ett EMS företag i Sverige. Jag undrar i mitt stilla sinne vilken medicin doktorerna och experterna kommer att ordinera nĂ€r jag nĂ€sta gĂ„ng kommer in pĂ„ sjukan helt svartbrĂ€nd och livlös? Antagligen utbyte eller eftermontering och handlödning med SAC lod som det antagligen i Sverige finns ekonomiska marginaler för dĂ„ svensk elektronikindustri haft en sĂ„dan fantastisk utveckling de senaste 4-5 Ă„ren?

Mönsterkorten
NÀr chocken av min förestÄende död lagts sig hörs det en pÄgÄende diskussion frÄn lÄdans ena hörn dÀr de 10-Lagers mönsterkorten finns samlade. Diskussionen Àr livlig mellan 2 olika grupper av mönsterkort och det visar sig att uppdelningen beror pÄ att samma mönsterkort har 2 olika leverantörer.

- Första frÄgan gÀller hur mÄnga omsmÀltningar mönsterkortet skall gÄ igenom och efter en del eftertanke enas grupperna om att vissa delar av mönsterkortet kan bli utsatt för upp till 5 omsmÀltningar. PÄ kretskortnivÄ kan det bli Ànnu fler om det finns DC/DC omvandlare och BGA som har en bÀrare som bestÄr av ett mönsterkort av plast. Via mina internationella chip kÀllor fÄr jag veta att SAC lod vÀter sÀmre Àn Sn/Pb lod och det vanligaste sÀttet att kompensera detta Àr att höja temperaturen i omsmÀltningszonen. Jag kÀnner svetten lacka och förstÄr varför alla experter stÄr utanför varmluftsugnen nÀr vi stackars chip gÄr genom stÄlbadet inuti.

- Andra frĂ„gan gĂ€llde risken för CAF (Conductive Anodic Filament) i och med att antalet vĂ€rmebehandlingar över 250ÂșC ökar och svaret Ă€r JA, det bekrĂ€ftas av national Physical Laboratories i England. Orsaken till att CAF uppstĂ„r Ă€r en kombination av 10-12 faktorer med olika grad av inverkan men det Ă€r helt klart att ett flertal omsmĂ€ltningar med SAC lod sĂ€nker TTF (Time To Failure) med Ă„tskilliga procent. CAF uppstĂ„r lĂ„ngt ifrĂ„n pĂ„ alla kretskort men vid avancerad elektronik med krav pĂ„ lĂ„nga livstider finns det en högre CAF risk med införandet av RoHS. Det Ă€r precis den elektronik vi i Sverige Ă€r bra pĂ„ och det tycker jag vi skall vara ocksĂ„ i framtiden.

- Tredje frÄgan var vilken ytbehandling som Àr bÀst? Den ena leverantören hade valt Kem Ni/Au och den andre Kem Sn. Det kom fram fördelar och nackdelar med bÄda typerna av ytbehandling och det enda som grupperna kunde enas om var att det var bÀttre förr nÀr det inte fanns sÄ mÄnga att vÀlja mellan. IPC stora SAC undersökning Àr gjord pÄ Kem Ag sÄ den ger inte mycket vÀgledning dÄ denna ytbehandling Àr sÀllsynt i Sverige.

- FjÀrde frÄgan som kom upp var om kraven pÄ Tg (Glasomvandlingstemperaturen) och Td (Nedbrytningstemperaturen) var tillrÀckliga för de processer som mönsterkortet skulle gÄ igenom för att bli ett fÀrdigt kretskort och hÀr hÀvdade en av leverantörerna att de haft en genomgripande genomgÄng med konstruktörerna och att materialspecifikationen hade anpassats till de nya kraven pÄ blyfri lödning medan det andra fabrikatet inte gjort nÄgot utan hade kvar standard FR4 som basmaterial.

Min första reaktion som "Chip" komponent Àr en glÀdje av att det finns Ätminstone en svensk mönsterkortleverantör som informerar sina kunder genom landsomfattande turnéer (Se artikel om NCAB 051212 pÄ www.evertiq.se) om de olika materialparametrarnas betydelse som en konsekvens av RoHS direktivet. För att kunna ge adekvata rÄd skickas olika typer av kretskortkort för test till vÀrldsledande laboratorier för 10000-tals US$.

Reaktion nummer tvÄ Àr att om jag som "Chip" lyckas överleva omsmÀltningen sÄ skulle det inte vara angenÀmt att sluta sina dagar med att bli elektriskt kortsluten pga CAF eller finna att materialet under mig Àr ett svart hÄl pga Td överskridits.

Det tyder pÄ en viss seriositet i delar av leverantörsledet och det finns sÀkert hos flera andra men deras synpunkter saknas i debatten och det Àr min förhoppning att kunna lyfta fram dessa kunskaper pÄ evenemanget BLYFRITT 2006 pÄ StockholmsmÀssan den 1 februari.

Summering
Antalet mönsterkort som blir kretskort i Sverige ligger pÄ omkring 25 miljoner stycken per Är och vid en genomsnittlig seriestorlek av 200 stycken ger det cirka 125 000 stycken artiklar. (Siffrorna bygger pÄ egna överslagsberÀkningar). Siffrornas storlek sÀger att Àr sÄ gott som omöjligt att behandla dessa med generella ÄtgÀrder, varje artikel Àr mer eller mindre unik och bör behandlas som unika nÀr valet av mönsterkortmaterial, lodpasta, omsmÀltningsprofil och omsmÀltningsmetod avgörs. Innan kravet pÄ att uppfylla RoHS direktivet var parametrarna betydligt fÀrre och enklare att göra och dÀrmed var det svÄrare att göra fel. I tillÀgg finns det indikationer som tyder pÄ att nÀr komponentleverantörerna omvandlar sina komponenter till RoHS kompatibla har de samma artikelnummer men inte samma elektriska egenskaper.

Huvudslutsatsen blir att problemet med att uppfylla RoHS direktivet inte Àr en frÄga om hur lödfogens utseende och innehÄll utan att fÄ dagens kretskort att fungera klanderfritt i 15-20 Är efter den 1 juli 2006 och dÄ gÀller det att fÄ rÄd av andra doktorer med en helt annan bakgrund Àn dagens produktionsexperter (undertecknad sjÀlv inrÀknad). Som "Chip" saknar jag dem i debatten.


Lars "Chipet" Wallin

PS/FortsÀttningen pÄ denna krönika kommer om ca 2 veckor och kommer att behandla lodpasta och omsmÀltningsmetoder ur chip synpunkt/DS
Annons
Annons
Annons
Annons
Visa fler nyheter
2019-01-17 14:20 V11.11.0-1