Papan kawalan utama stesen pangkalan komunikasi 5G dan papan kuasa utama sistem penyimpanan tenaga perindustrian dan komersial mengenakan keperluan yang ketat terhadap kebolehpercayaan pematerian BGA jangka panjang. Papan utama sedemikian biasanya menggunakan cip FPGA dan SoC berketumpatan tinggi I/O bersaiz besar, yang bola pateri BGA kebanyakannya tersedia dalam dua spesifikasi diameter 0.3mm dan 0.4mm, dan substrat kebanyakannya diperbuat daripada bahan TG tinggi dengan lebih daripada 6 lapisan. Masalah ketidakpadanan pekali pengembangan terma adalah lebih ketara daripada masalah papan utama pengguna. Jika sisihan suhu puncak pematerian aliran semula melebihi ±3 ℃ atau turun naik masa di atas cecair melebihi 15 saat, ia akan dengan mudah menyebabkan retakan mikro pada sambungan pateri atau pertumbuhan tidak sekata lapisan IMC antara muka.
Pembukaan stensil mesti sepadan dengan saiz bola pateri dan arah aliran melengkung substrat
Untuk stensil potong laser setebal 0.12mm yang kami sesuaikan untuk JiaJinYuan, bukaan nisbah kawasan 92% digunakan untuk bola pateri 0.3mm, manakala nisbah kawasan 88% digunakan untuk bola pateri 0.4mm. Bentuk bukaan dibulatkan secara seragam untuk mengelakkan lukisan sudut tajam. Semasa mencetak, lenturan PCB sebelum dimuatkan mesti dipantau secara serentak. Apabila lengkokan unilateral kawasan BGA ialah >0.15mm, talian mesti dihentikan serta-merta untuk menggantikan bahan; jika tidak, kadar pemindahan tampal pateri akan berkurangan lebih daripada 12%, mengakibatkan kecacatan yang tidak boleh diterima dengan kadar lompang >25% yang terbentuk oleh sambungan pateri yang tidak mencukupi selepas pengaliran semula.
Profil pematerian aliran semula mesti dilaraskan secara dinamik mengikut ketebalan pakej cip
Untuk peranti BGA kawalan utama simpanan tenaga dengan ketebalan >2.0mm, kami mewajibkan memanjangkan zon rendaman kepada 110 saat untuk mengaktifkan sepenuhnya fluks dan mengeluarkan lembapan dalaman. Sementara itu, suhu puncak ditetapkan pada 238℃±2℃, dan masa di atas cecair dikawal pada 65±5 saat. Gabungan parameter ini telah disahkan secara berterusan pada barisan pengeluaran JiaJinYuan untuk 37 kelompok papan, dan kadar kekosongan sambungan pateri dalam pemeriksaan pensampelan X-ray adalah semua <8%, yang jauh lebih rendah daripada had atas 25% yang dinyatakan dalam standard IPC-A-610G Kelas 3.
Pemeriksaan selepas pematerian tidak boleh bergantung semata-mata pada AOI, tetapi mesti ditambah dengan X-ray dan pengesahan keratan rentas
AOI tidak berkesan sepenuhnya untuk sambungan pateri bawah BGA. Kami menetapkan bahawa lima papan pertama bagi setiap kelompok mesti diperiksa 100% oleh mesin X-ray, dengan tumpuan pada penyambungan dan pengagihan lompang pada sambungan pateri sudut. Jika kawasan lompang bagi sambungan pateri tunggal didapati >15%, rekod pembersihan stensil dan data tekanan squeegee 3 jam sebelumnya hendaklah dikesan kembali. Pada masa yang sama, 2 papan yang dihasilkan secara besar-besaran diambil sampel secara rawak setiap bulan untuk keratan rentas metalografi untuk mengesahkan sama ada ketebalan IMC stabil dalam julat 3.2～4.1μm. Sebaik sahaja ia melebihi julat ini, nilai pampasan termokopel ketuhar aliran semula hendaklah ditentukur serta-merta.
Pengesahan penuaan jangka panjang bukan formaliti semata-mata, tetapi untuk mengunci sempadan kegagalan
Kami terus meletakkan keseluruhan mesin tanpa sebarang pembaikan selepas pematerian ke dalam ruang persekitaran 85℃/85%RH, menghidupkannya secara berterusan selama 1000 jam, dan kemudian membuka peranti BGA. Antara muka sambungan pateri diperhatikan oleh SEM. Tiada perubahan fasa abnormal daripada Cu6Sn5 kepada Cu3Sn ditemui dalam semua sampel, dan tiada tanda pengelupasan antara bebola pateri dan pad diperhatikan. Ini menunjukkan bahawa pemilihan tampal pateri semasa (SN100C+0.5%Ni), strategi pembukaan stensil dan profil aliran semula JiaJinYuan telah membentuk padanan gelung tertutup, yang benar-benar menyokong hayat perkhidmatan 10 tahun yang diperlukan untuk senario penyimpanan 5G dan tenaga.
