먼저 공허한 위치를 살펴보세요. BGA 바닥 중앙의 보이드가 15%를 초과하고 QFN 열 패드의 보이드가 25%를 초과하는 경우 기본적으로 PCB 패드 산화 또는 스텐실 애퍼처 문제를 배제하고 솔더 페이스트 및 리플로우 오븐 매개변수를 직접 조사할 수 있습니다. 솔더 페이스트를 교체하기 위해 서두르지 마십시오. 먼저 보드에 부착된 적외선 온도계를 사용하여 보드 3개의 실시간 온도 프로필을 측정합니다. 고온 저항성 접착제로 고정된 K형 열전대를 사용해야 하며, 컨베이어 표면에서 1.2mm 떨어진 오븐에 내장된 열전대 판독값에 의존할 수 없으며 실제 편차는 종종 ±5.3°C에 이릅니다.

솔더 페이스트 선택은 제조업체가 광고하는"낮은 보이드" 라벨을 기반으로 하지 않고 세 가지 엄격한 매개변수를 기반으로 합니다. 즉, 금속 함량은 88.5±0.3wt%여야 하고, 플럭스 연화점은 87°C~92°C 사이여야 하며, 25°C에서의 점도는 720±50Pa·s여야 합니다. 지난주 생산 라인은 공칭 금속 함량이 89.2%인 일본산 솔더 페이스트 배치로 전환했지만 실제 측정값은 87.6%에 불과했습니다. 그 결과, BGA 보이드율은 6.3%에서 13.7%로 치솟았고, 재작업 중 제거된 솔더 조인트는 회색으로 나타나 감소가 확실히 불충분했음을 나타냅니다.

리플로우 오븐 매개변수에서 가장 오해를 불러일으키는 점은 설정값입니다. 오븐 온도 프로파일러를 보드 아래에 놓고 실행하여 각 구역의 측정된 최고 온도를 기록합니다. 예열 구역 1과 2의 가열 기울기는 1.5°C/s ~ 2.0°C/s 사이에서 제어되어야 합니다. 기울기가 2.2°C/s를 초과하면 플럭스가 격렬하게 끓고 가스가 배출되지만, 1.3°C/s 미만이면 용매가 완전히 증발하지 않습니다. 우리 공장에서 사용되는 10존 오븐의 경우 구역 3이 설정 값보다 4.1°C 더 높게 측정되고 구역 7은 3.8°C 더 낮은 경우가 많습니다. 이 편차를 보정하지 않으면 매개변수를 조정하는 것은 눈을 가린 참새를 잡는 것과 같습니다.

액상선 초과 시간(TAL)은 65~85초로 엄격하게 제어되어야 합니다. Sn96.5Ag3.0Cu0.5 합금을 사용할 경우 측정된 융점은 217.2°C입니다. 217°C의 오븐 디스플레이는 신뢰할 수 없습니다. 보드 표면의 실제 솔더 접합 온도를 측정하려면 열전대를 사용해야 합니다. 일단 TAL이 52초에 불과하다는 것을 발견했고, 온도 프로파일을 다시 실행하지 않고도 체인 속도가 70cm/min에서 85cm/min으로 증가한 것을 발견했습니다. 피크 온도는 238°C로 여전히 충분했지만, 유지 시간이 부족했고, 구리-주석 금속간 화합물(IMC)이 충분히 성장하지 않았으며, 계면층에 보이드가 축적되었습니다.

최고 온도는 235°C~245°C의 넓은 범위만을 의미할 수 없습니다. 0.4mm 피치 BGA의 경우 239°C±1°C에서 안정적이어야 합니다. 두꺼운 구리 보드의 대면적 열 패드의 경우 242.5°C로 올려서 ≥12초 동안 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 플럭스 잔류물이 질소 보호 층을 밀어 열 수 없습니다. 지난 달 우리는 243.8°C를 시도했지만 솔더 페이스트의 로진이 너무 빨리 균열되고 탄화된 입자가 배기 채널을 막았기 때문에 보이드율이 증가했습니다.

99.99% 질소 농도를 맹목적으로 믿지 마십시오. 측정된 산소 함량이 100ppm을 초과하면 공극률이 선형적으로 증가하기 시작합니다. 350ppm을 초과하면 50ppm 증가할 때마다 보이드 면적이 약 2.1% 증가합니다. 모니터링을 위해 온라인 산소 분석기로 전환한 결과, 가스 저장 탱크의 감압 밸브 내부 밀봉 링이 노화되어 공기가 유입되는 질소와 혼합되는 것을 발견했습니다. 측정된 산소 함량은 620ppm에 도달했습니다. 기계를 멈추고 밀봉 링을 교체한 후 공극률은 당일 5.4%로 다시 떨어졌습니다.

스텐실 두께와 구멍 크기는 솔더 페이스트 방출량에 영향을 미치지만 보이드의 주요 원인은 여기에 없습니다. 0.3mm 패드에 0.12mm 스텐실을 인쇄하는 경우, 디몰딩 후 솔더 페이스트 볼륨이 0.012mm3 미만이면 솔더 페이스트가 아무리 좋아도 보이드를 저장할 수 없습니다. 그러나 이런 상황은 매우 드뭅니다. In 지난 6개월 동안의 데이터에 따르면 스퀴지 압력이 4.5kg에서 6.8kg으로 잘못 조정되어 솔더 페이스트가 납작해지는 경우는 단 2건이었습니다.

마지막으로 솔더 페이스트 저장 공간을 확인하세요. 냉장고에서 꺼낸 후 4시간 이상 예열해야 합니다. 개봉하지 않은 솔더 페이스트를 25°C 환경에 12시간 이상 방치하면 플럭스 활성이 약 17% 감소합니다. 단 2시간의 예열 후에 솔더 페이스트 배치가 생산에 투입되었으며, 칩 0402 부품의 솔더 조인트에 보이드가 집중되었습니다. 현미경으로 관찰해 보면 플럭스 잔류물은 응집성이었고 산화막은 완전히 용해되지 않았습니다.

솔더 페이스트를 변경하기 전에 먼저 소규모 배치 검증을 수행하십시오. 20개의 보드를 가져와서 오븐 온도 프로필을 변경하지 않고 유지하고 솔더 페이스트만 변경하고 5개의 일반 장치의 보이드율을 측정합니다. 합격 기준은 평균 8% 미만이 아닌 단일 보드에서 최대 무효율 11% 이하, 10개의 연속 보드에서 9%를 초과하는 이상점이 없는 것입니다. 지난번 이 방법으로 3개의 공급업체를 제외시켰고, 최종 선정된 공급업체는 측정된 금속 함량이 88.47wt%였으며, TAL 변동폭은 ±3.2초 이내로 제어되었습니다.