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焊膏模板孔徑設計會影響焊膏成型嗎?

在某款0.4mm間距QFN封裝產品的量產過程中,我們發現SPI檢測連續檢測到錫膏量過少,輪廓毛邊嚴重。經排查,確認問題並非錫膏批次異常、刮刀壓力波動、PCB焊盤氧化等原因造成,而是鋼網孔徑由原來的矩形開孔改為0.05mm單邊倒角的優化版本所致。這導致焊膏和孔壁之間的黏附力在釋放瞬間下降得太快,導致局部焊膏被拉開並形成微小的飛濺。當使用 25μm 厚的模板搭配 4 型焊膏時,這種現象尤其突出。

網版印刷過程中焊膏能否完全轉移不僅取決於孔徑面積比(即孔徑面積與孔徑壁表面積的比值),更顯著地受到孔徑側壁幾何特性的影響。例如,採用雷射蝕刻而不進行電解拋光處理的孔徑時,側壁Ra值往往達到0.8μm以上。此時,焊膏在分離階段所經歷的剪切阻力顯著增加,尤其是在細間距元件印刷中,很容易導致焊膏頂部斷裂而不是整體剝離。這最終導致墊上形成不對稱的成形形狀,中間凹陷,兩側凸起。

我們曾經使用相同的BGA基板對三種不同開孔方式的鋼網進行了比較和驗證,即傳統的垂直開孔、底部台階為0.1mm的階梯式開孔、以及全開孔壁梯形錐度的錐形開孔。結果表明,梯形錐度設計在0.3mm間距CSP裝置上的焊膏體積變異係數(CV)最低,僅為6.2%,而垂直開口的CV值高達11.7%。這表明孔徑側壁與焊膏之間的界面分離行為不僅由面積比決定,還與焊膏屈服強度、模板材料彈性模量和印刷速度的耦合效應密切相關。

在現場更換鋼網之前,必須測量孔徑的實際尺寸,因為雷射切割後的熱影響區會在某些區域產生微米級的熔化和重新凝固的突起。這種肉眼看不見的結構缺陷,在連續印刷200張後,會集中暴露為焊膏拖尾。尤其是當焊膏金屬含量為89.5%、黏度為650Pa·s時,此類缺陷的觸發機率增加了近3倍。因此,每個新鋼網在上線前必須使用500倍金相顯微鏡對至少10個典型孔徑的橫斷面形貌進行取樣和檢查。

對於間距0.5mm以上的大型焊盤裝置,適當增加孔徑內壁的微紋理處理,實際上有助於提高錫膏釋放的穩定性。但該措施絕對不適用於間距在0.3mm以下的密集排列的引腳,因為在後者的工作條件下,任何表面不規則都會放大焊膏邊緣撕裂的趨勢。這需要製程工程師根據特定的封裝類型、焊膏模型和設備參數組合來動態定義孔徑驗收標準,而不是應用統一的模板。

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