첫째, 결론: 솔더 페이스트를 바꾸는 것은 보편적인 치료법이 아닙니다. 9번의 시도 중 7번은 노력이 낭비됩니다. 나는 327개의 냉납 BGA를 분해했고 그 중 214개에 대해 솔더 페이스트 배치 보고서는 모두 적격 범위 내에 있었지만 리플로우 프로파일의 1.7°C 이동으로 인해 IMC 레이어에 불연속성이 발생했습니다.
준비 단계에서는 세 가지 작업을 수행해야 합니다. 퍼니스 패널 디스플레이에 의존하기보다는 BGA 중심에서 8mm 떨어진 PCB 뒷면에 부착된 K형 열전대를 사용하여 실제 온도를 측정합니다. 리플로우 오븐의 각 구역에 있는 센서를 교정하십시오. 편차가 ±0.8°C를 초과하면 라인을 중지해야 합니다. 솔더 페이스트가 열리는 시간을 기록해야 합니다. 25°C 환경에서 4시간 이상 사용하지 않은 페이스트는 건조해 보이더라도 기계에 사용할 수 없습니다. 우리는 6시간 동안 남겨진 페이스트를 테스트한 결과, 솔더 조인트 보이드율이 12%에서 31%로 뛰어올랐습니다.
5가지 핵심 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다. 최고 온도는 235±2°C로 유지되어야 합니다. 233°C 미만에서는 Sn96.5Ag3.0Cu0.5 합금이 충분히 녹지 않으며, 237°C 이상에서는 PCB BT 수지가 분해되어 가스를 방출합니다. 가열 기울기는 1.2~1.8°C/s 사이에서 제어해야 합니다. 너무 빠르면 플럭스가 조기에 휘발되고, 너무 느리면 솔더 분말 표면의 산화막이 감소하는 것을 방지할 수 있습니다. 침지 영역은 60~90초 동안 유지되어야 하며, 150~183°C 범위의 체류 시간이 ≥90초인지 여부에 초점을 맞춰야 합니다. 이는 플럭스 활성화의 핵심 창이기 때문입니다. 측정된 솔더 페이스트의 금속 함량은 88.5~89.2% 사이여야 합니다. 88.3% 미만의 배치에서는 솔더 조인트 인장 강도가 17% 감소합니다. 점도는 25°C에서 SC4-21 스핀들이 장착된 Brookfield LVDV-II+를 사용하여 측정한 750~850 Pa·s에서 유지되어야 하며 3회 측정의 중앙값을 취합니다.
작업 프로세스에서 가장 오류가 발생하기 쉬운 단계는 스텐실 애퍼처 설계입니다. 0.3mm 피치 BGA의 경우 레이저 식각 사다리꼴 개구를 사용해야 하며 개구부 크기는 패드 크기의 0.85배 또는 0.95배가 아닌 0.92배로 설계되어야 합니다. 나는 개인적으로 한 공장에서 화학적으로 에칭된 스텐실을 사용하여 0.8mm 패드를 인쇄하는 것을 본 적이 있는데, 그 결과 솔더 페이스트 양이 19% 감소하고 차가운 솔더가 BGA의 네 모서리에 집중되어 있습니다. 스퀴지 각도는 58°, 압력은 0.45MPa, 속도는 45mm/s로 설정되어야 합니다. 이 매개변수 세트는 17개 부품 번호의 DEK Horizon에서 반복성 RSD가 2.3% 미만으로 검증되었습니다.
문제 해결을 위해서는 먼저 세 가지 사항에 집중하세요. X-Ray를 사용하여 솔더 조인트 보이드를 검사합니다. 단일 솔더 볼의 공극이 해당 면적의 25%를 초과하는 경우 즉시 라인을 중단하십시오. 대량 배송을 기다리지 마십시오. IMC 두께를 검사하기 위한 단면: Cu6Sn5 층은 1.8~3.2μm 사이여야 합니다. <1.5μm는 감소가 불충분하다는 것을 의미하고, >3.5μm는 과도한 흡수를 의미합니다. 다음으로 솔더 페이스트 리플로우를 확인합니다. 냉장고에서 꺼낸 후 22~26°C 환경에 4시간 동안 방치해야 합니다. 우리는 단 2시간 후에 배치를 테스트했는데 솔더 페이스트의 내부 온도 차이가 3.4°C에 도달하여 인쇄 가장자리가 붕괴되었습니다.
경험과 기술은 모두 힘든 레슨을 통해 습득됩니다. 솔더 페이스트는 전기 믹서와 혼합할 수 없습니다. 손으로 흔드는 120회전은 균일한 기계 회전보다 더 안정적입니다. 처음 30회전은 느린 속도로 덩어리를 부수고, 중간 60회전은 균질화를 위해 중간 속도로, 마지막 30회전은 빠른 속도로 거품을 제거합니다. 리플로우 오븐 냉각 구역의 풍속은 ≥1.8m/s여야 합니다. 1.5m/s 미만의 솔더 조인트는 높은 잔류 응력을 가지며, 열충격 후에 콜드 솔더 비율이 두 배로 늘어납니다. 직관에 반하는 점도 있습니다. 즉, BGA 바닥 간격이 0.08~0.12mm일 때 냉납이 최소화됩니다. 0.06mm 미만의 간격은 플럭스 휘발 채널이 차단되기 때문에 보이드가 발생하기 더 쉽습니다.
마지막으로 실제 사례입니다. 한 의료 고객의 BGA 냉납 비율이 갑자기 8.7%로 상승했고 세 가지 다른 솔더 페이스트를 시도했지만 아무런 효과가 없었습니다. 우리는 용광로 온도를 측정하기 위해 현장에 갔으며 접촉 불량으로 인한 느슨한 열전대 프로브로 인해 영역 5의 실제 온도가 설정 값보다 2.3°C 낮다는 것을 발견했습니다. 프로브를 교체한 후 냉납 비율은 0.3%로 떨어졌습니다. 따라서 솔더 페이스트를 교체하려고 서두르지 마십시오. 먼저 퍼니스 온도가 정확한지 확인하세요.
