Una, ang konklusyon: ang pagpapalit ng Solder Paste ay hindi isang unibersal na lunas; 7 sa 9 na pagtatangka ay nasayang na pagsisikap. Na-disassemble ko ang 327 cold-solder na BGA, at para sa 214 sa mga ito, ang mga ulat ng solder paste batch ay nasa loob ng mga kwalipikadong hanay, ngunit ang isang 1.7°C shift sa reflow profile ay nagdulot ng discontinuity sa IMC layer.

Tatlong bagay ang dapat gawin sa yugto ng paghahanda. Gumamit ng K-type na thermocouple na nakakabit sa likod ng PCB, 8mm mula sa BGA center, upang sukatin ang aktwal na temperatura, sa halip na umasa sa display ng furnace panel. I-calibrate ang mga sensor sa bawat zone ng reflow oven; kung ang paglihis ay lumampas sa ±0.8°C, ang linya ay dapat ihinto. Ang oras kung kailan binuksan ang solder paste ay dapat na naitala; anumang paste na hindi nagamit nang higit sa 4 na oras sa isang 25°C na kapaligiran ay hindi maaaring gamitin sa makina, kahit na mukhang tuyo ito. Sinubukan namin ang pag-paste sa kaliwa para sa 6 na oras, at ang solder joint void rate ay tumalon mula 12% hanggang 31%.

Dapat na mahigpit na kontrolin ang limang pangunahing parameter. Ang pinakamataas na temperatura ay dapat na hawakan sa 235±2°C: sa ibaba 233°C, ang Sn96.5Ag3.0Cu0.5 na haluang metal ay hindi matutunaw nang sapat, habang sa itaas ng 237°C, ang PCB BT resin ay mabubulok at magpapalabas ng gas. Ang heating slope ay dapat na kontrolado sa pagitan ng 1.2~1.8°C/s: masyadong mabilis ay magiging sanhi ng Flux na mag-volatilize nang maaga, habang ang masyadong mabagal ay makakapigil sa oxide film sa ibabaw ng solder powder na mabawasan. Ang soaking zone ay dapat mapanatili sa loob ng 60~90 segundo, na may pagtuon sa kung ang dwell time sa 150~183°C range ay ≥90 segundo, dahil ito ang pangunahing window para sa flux activation. Ang sinusukat na nilalamang metal ng solder paste ay dapat nasa pagitan ng 88.5~89.2%; Ang mga batch na mas mababa sa 88.3% ay makakakita ng 17% na pagbaba sa solder joint tensile strength. Ang lagkit ay dapat na hawakan sa 750~850 Pa·s, sinusukat gamit ang Brookfield LVDV-II+ na may SC4-21 spindle sa 25°C, na kumukuha ng median ng tatlong sukat.

Ang pinaka-prone error na hakbang sa proseso ng operasyon ay stencil aperture design. Para sa mga 0.3mm pitch BGA, dapat gamitin ang mga laser-etched na trapezoidal aperture, na ang laki ng pambungad ay idinisenyo upang maging 0.92 beses ang laki ng pad—hindi 0.85 beses o 0.95 beses. Personal kong nakita ang isang pabrika na gumagamit ng mga chemically etched stencil upang mag-print ng 0.8mm pad, na nagreresulta sa 19% na mas kaunting dami ng solder paste, na may malamig na solder na puro sa apat na sulok ng BGA. Ang anggulo ng squeegee ay dapat itakda sa 58°, presyon sa 0.45MPa, at bilis sa 45mm/s; ang set ng mga parameter na ito ay na-verify sa DEK Horizon sa 17 part number, na may repeatability na RSD na <2.3%.

Para sa pag-troubleshoot, tumuon muna sa tatlong puntos. Gumamit ng X-ray upang siyasatin ang solder joint voids; kung ang void sa isang solong solder ball ay lumampas sa 25% ng lugar nito, ihinto kaagad ang linya-huwag maghintay para sa maramihang pagpapadala. Cross-section upang siyasatin ang kapal ng IMC: ang layer ng Cu6Sn5 ay dapat nasa pagitan ng 1.8~3.2μm; Ang <1.5μm ay nagpapahiwatig ng hindi sapat na pagbawas, habang ang >3.5μm ay nagpapahiwatig ng labis na pagbabad. Susunod, suriin ang reflow ng solder paste: pagkatapos alisin ito sa refrigerator, dapat itong iwanang tumayo sa isang 22~26°C na kapaligiran sa loob ng 4 na oras. Sinubukan namin ang mga batch na ginamit pagkatapos lamang ng 2 oras, at ang panloob na pagkakaiba ng temperatura ng solder paste ay umabot sa 3.4°C, na nagdulot ng pagbagsak sa mga gilid ng pag-print.

Ang karanasan at mga diskarte ay natutunan lahat sa pamamagitan ng mahirap na mga aralin. Ang solder paste ay hindi maaaring ihalo sa isang electric mixer; Ang 120 na pag-ikot sa kamay ay mas matatag kaysa sa pare-parehong pag-ikot ng makina: ang unang 30 na pag-ikot sa mabagal na bilis upang masira ang mga kumpol, ang gitnang 60 sa katamtamang bilis para sa homogenization, at ang huling 30 sa mabilis na bilis upang alisin ang mga bula. Ang bilis ng hangin sa reflow oven cooling zone ay dapat na ≥1.8m/s; Ang mga solder joint na mas mababa sa 1.5m/s ay may mataas na natitirang stress, at ang cold solder rate ay dumoble pagkatapos ng thermal shock. Mayroon ding counterintuitive point: ang malamig na panghinang ay mababawasan kapag ang clearance sa ibaba ng BGA ay 0.08~0.12mm; Ang clearance na <0.06mm ay mas madaling kapitan ng mga voids, dahil ang mga flux volatilization channel ay naharang.

Sa wakas, isang tunay na kaso. Ang BGA cold solder rate ng isang medikal na customer ay biglang tumaas sa 8.7%, at sinubukan nila ang tatlong magkakaibang solder paste na walang epekto. Nagpunta kami sa site upang sukatin ang temperatura ng furnace at nalaman na ang aktwal na temperatura sa zone 5 ay 2.3°C na mas mababa kaysa sa itinakdang halaga, dahil sa isang maluwag na thermocouple probe na may mahinang contact. Pagkatapos palitan ang probe, ang malamig na rate ng panghinang ay bumaba sa 0.3%. Kaya huwag magmadali upang baguhin ang solder paste; siguraduhin munang tumpak ang temperatura ng furnace.