Tytuł projektu
Badanie napięcia międzyfazowego stopów Sn-Zn-X oraz lutowności płytek z powłokami bezołowiowymi wobec wybranego lutu Sn-Zn-X

Podstawa prawna
Decyzja Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego Nr 62/E-88/SN-041/2007 r., z dnia 16 kwietnia 2007 r., wniosku o przyznaniu dotacji na finansowanie badań wspólnych sieci naukowej „Zaawansowane materiały lutownicze”, Instytutowi Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im, Aleksandra Krupkowskiego PAN reprezentującego tę sieć naukową.

Umowa Nr 2/sieć ZML/2007 z dnia 4 lipca 2007 r. zawarta pomiędzy IMIM PAN a ITR

Aneks do umowy Nr 2/sieć ZML/2007 z dnia 4. lipca 2007 zawarty w dniu 28 października 2007 r. pomiędzy IMIM PAN a ITR

Umowa Sieci Naukowej o współpracy między IMIM PAN, ITR i INMET IMN na lata 2005-2007 w ramach sieci naukowej „Zaawansowane materiały lutownicze” z dnia 13 maja 2004 r.

Termin realizacji
Projekt jest realizowany w terminie 01.06.2007 – 31.03.2008

Źródło finansowania
Projekt jest finansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego z budżetu państwa.

Cel Projektu
Projekt będzie realizował dwa cele: aplikacyjny i poznawczy.Celem aplikacyjnym projektu jest badanie lutowności płytek drukowanych, które będzie oparte o wyniki badań meniskograficznych z badań w ramach sieci naukowej z 2006 r. Propozycja badania lutowności płytek drukowanych lutami Sn-Zn, dotowanymi Bi i Sb, to propozycja oceny możliwości zastosowania stopów cynowo-cynkowych do lutowania w praktyce.

Celem poznawczym projektu jest prowadzenie badań podstawowych nowych stopów lutowniczych na bazie eutektyki SnZn polegające na zbadaniu wpływu dodatku litu do stopów eutektycznych Sn-Zn na ich napięcie powierzchniowe i międzyfazowe.

Opis Projektu
Od 1 lipca 2006 roku obowiązuje Memorandum UE o zakazie stosowania ołowiu w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, do którego stosuje się Polska jako członek UE. Można wyraźnie stwierdzić, że pomimo tego terminu, luty bezołowiowe nie zostały zastosowane na szerszą skalę i to nie tylko w naszym kraju ale i w innych państwach UE. Wynika to stąd, że mimo prawie 10-letnich badań prowadzonych na całym świecie, nie udało się opracować lutu o tak uniwersalnych właściwościach, jak stopy oparte na eutektyce Sn-Pb.

Stąd też na całym świecie, w ośrodkach badawczych, jak i ośrodkach produkujących luty, prowadzi się badania nad materiałami zastępczymi dla tradycyjnych lutów cynowo-ołowiowych, wywodzącymi się z dwóch stopów eutektycznych: Sn-Ag i Sn-Zn. Podobne badania prowadzą zespoły tworzące aktualną sieć, która decyzją z dnia 20 lipca 2006 roku uzyskała dotację na rozpoczęcie badań zwilżalności stopów eutektycznych Zn-Sn, dotowanych małymi ilościami Bi i Sb.

W roku 2007 przeprowadzi się dwa główne zamierzenia.

Pierwsze, o wyraźnym charakterze aplikacyjnym, dotyczy badania lutowności płytek drukowanych, które będzie oparte o wyniki badań meniskograficznych z etapu 2006 r., wykonanych na próbkach miedzianych i teflonowych w atmosferze powietrza oraz o wyniki pomiarów napięcia powierzchniowego i gęstości, prowadzonych w atmosferach ochronnych.

Drugie, to całkiem nowa propozycja zbadania wpływu dodatku litu do stopów eutektycznych Sn-Zn na ich napięcie powierzchniowe i międzyfazowe. Propozycja ta mieści się w poszukiwaniach dotychczas niezbadanych właściwości lutów wywodzących się z eutektyki Zn-Sn.

W ITR będą przeprowadzone badania lutowności płytek z bezołowiowymi powłokami wobec stopu cynowo-cynkowego z dodatkiem Bi i Sb. Do badań lutowności wytypowano płytki z powłokami Sn-Cu (nakładaną metodą zanurzeniową z oddmuchem nadmiaru stopu gorącym powietrzem, tzw. metodą HASL - Hot Air Solder Leveling), cyną immersyjną, złotem chemicznym na podwarstwie niklu (ENIG) i powłoką organiczną (OSP). Badania lutowności powłok na płytkach drukowanych będą prowadzone wobec topnika z etapu pracy w 2006 r. oraz wobec wybranego, produkcyjnego topnika wodnego, zalecanego do lutowania bezołowiowego.

W oparciu się o wcześniejsze wyniki badań termodynamicznych dla stopów Li-Zn, Li-Sn oraz wyniki termodynamiczne stopów Zn-Sn, w 2007 r. będą przeprowadzone obliczenia wykresu fazowego układu Sn-Zn-Li. Na podstawie uzyskanych parametrów termodynamicznych zostanie przeprowadzone modelowanie napięcia powierzchniowego (IMIM PAN). Wyniki z modelowania zweryfikuje się w ITR badaniami meniskograficznymi na stopach potrójnych Sn-Zn-Li, z małymi dodatkami litu (0.03 % wag. i 0.05 % wag.) wykonanymi w IMN INMET. Gdyby wyniki były obiecujące, należałoby w następnych etapach poszerzyć je o badania wykresu fazowego opartego o pomiary termodynamiczne ogniwami galwanicznymi dla stopów potrójnych, co uściśliłoby modelowanie napięcia powierzchniowego i przybliżyłoby poznanie wykresu fazowego, tak istotnego przy opracowywaniu nowych materiałów.

Zadania badawcze
W ITR zostaną wykonane w ramach projektu następujące zadania główne:

1. Wykonanie płytek do badań meniskograficznych: teflonowych oraz z laminatuFR-4 z powłokami bezołowiowymi.

2. Badanie napięcia międzyfazowego stopów SnZnX (np. z małymi dodatkami litu).

3. Badanie lutowności płytek z różnymi powłokami wobec wybranego stopu Sn-Zn-X i topnika wytypowanego w poprzednim etapie pracy..

4. Badanie lutowności płytek postarzeniu odwzorowującym warunki przechowywania lub eksploatacji.

 

Biuro projektu

Instytut Tele- i Radiotechniczny
ul. Ratuszowa 11
03-450 Warszawa
Tel. (48-22) 619 25 10
Fax (48-22) 619 29 47
e-mail:
marek.koscielski@remove-this.itr.org.pl