Estudios de oxidación y crecimiento intermetálico en materiales y componentes electrónicos

RESUMEN En esta tesis se presentan dos tópicos recurrentes en los ensambles electrónicos. El primero, intermetálicos, específicamente el intermetálico estaño-cobre (Sn-Cu). Su impacto en la confiabilidad es bien conocido en la industria electrónica debido a que, si crece demasiado, las uniones electrónicas ses fragilizas y se puede separar o romper. En nuestro caso, nos interesa conocer su crecimiento con diferentes condiciones de temperatura, debido a que el crecimiento de este en tablillas electrónicas hace que el cobre se difunda hacia la superficie de las tablillas, cambiando las condiciones de soldado por la presencia de óxidos de cobre. El segundo tópico abordado en esta tesis es el estudio del crecimiento de óxidos en materiales de los ensamble electrónico, específicamente, cobre, estaño, y níquel. Se quiere entender el crecimiento de sus óxidos con la presencia de ciertos elementos, azufre (S-2) y cloro (Cl-1) que se encuentran en muchos rechazos de manufactura por su falta de formación de la unión. Los resultados permitieron el modelado del crecimiento intermetálico con diferentes modelos y predicción de propiedades. Además de tienen nuevos métodos para medir su crecimiento que incluyen la combinación de fluorescencia de rayos X y decapado electroquímico, y difracción de rayos X. En el caso de la oxidación, se encuentra que la presencia de los iones azufre y cloro aceleran la oxidación de los materiales en condiciones de humedad. Esta oxidación realmente afecta la solderabilidad de la soldadura creando uniones abiertas. Con esta información se diseñó y construyo un equipo de oxidación de componentes electrónicos para estudiar su manufacturabilidad.

ABSTRACT In this thesis, two recurring topics in electronic assemblies are presented. The first is intermetallic compounds, specifically the tin-copper intermetallic (Sn-Cu). Their impact on reliability is well known in the electronics industry because, if it grows too much, electronic joints become fragile and can be separated or broken. In our case, we are interested into knowing its growth with different temperature conditions, because the growth of this in electronic boards causes copper to diffuse towards the surface of the tablets, changing the conditions of sodlering by the presence of copper oxides. The second topic addressed is the study of the growth of oxides in electronic assembly materials, specifically, copper, tin, and nickel. It is intended to understand the growth of their oxides with the presence of certain elements, sulfur (S-2) and chlorine (Cl-1) that are found in many manufacturing rejects due to the lack of electronic joint formation. The results allowed the modeling of intermetallic growth with different models and prediction of properties. In addition we have new methods to measure their growth that include the combination of X-ray fluorescence and electrochemical etching, and X-ray diffraction. In the case of oxidation, it is found that the presence of sulfur and chlorine ions accelerate the oxidation of the materials in humid conditions. This oxidation really affects the sodlerability creating open joints. With this information, an electronic component oxidation equipment was designed and built to study its impact on manufacturability.