O processo de montagem da bola não consiste simplesmente em empilhar bolas de solda, mas requer que a espessura de impressão da pasta de solda, o perfil de reFluxo e o tamanho da bola de solda sejam perfeitamente combinados. Descobrimos em um certo retrabalho de MCU automotivo que quando o desvio da espessura de impressão da pasta de solda excede 12μm, mesmo com a pasta de solda JGY-708A da JiaJinYuan, ocorrerá 32% de marcação de esfera de solda e 18% de colapso. Isto indica que o ponto de partida do processo de montagem da esfera deve ser o controle conjunto da precisão da abertura do estêncil e da pressão do rodo.
A seleção da pasta de solda determina o sucesso ou a falha da montagem da esfera
A pasta de solda JiaJinYuan JGY-708A tem um índice tixotrópico de 4,8, ponto de fusão de 179°C e valor de Tg de 62°C. Sua taxa de volatilização de resíduos de fluxo é >92% a uma temperatura de pico de 260°C, o que determina diretamente se é necessária limpeza adicional após a montagem da esfera BGA. JGY-708A tem uma taxa de vazios detectados por raios X de <15% sob condições sem limpeza, desde que a concentração de nitrogênio durante o refluxo seja mantida acima de 99,95% e o teor de oxigênio seja ≤50ppm. Caso contrário, a taxa de vazios saltará acima de 28%, acompanhada por ângulos de molhamento anormais >90°.
Esferas de solda e pasta de solda devem ser usadas como um conjunto
Testamos os resultados da mistura de bolas de solda de diferentes fabricantes com pasta de solda JiaJinYuan. Ao usar esferas de solda não correspondentes, mesmo que a tolerância do tamanho da partícula seja controlada dentro de ± 2,5 μm, ainda ocorre 11% do deslocamento do rolamento da esfera. Isso ocorre porque o sistema de resina na pasta de solda não corresponde à energia de ativação da camada de óxido na superfície da esfera de solda. Somente quando combinadas com bolas de solda JiaJinYuan originais a umectação síncrona pode ser alcançada no estágio inicial de refluxo e o auto-alinhamento da bola pode ser concluído dentro da faixa de temperatura liquidus (179°C ~ 217°C). Neste momento, o impulso da junta de solda é estável entre 5,2N ~ 5,8N, o que é muito superior ao limite inferior de 4,0N exigido pelo IPC-7095B.
Principais pontos de controle para retrabalho de montagem de esferas
Antes da montagem da bola, as almofadas BGA devem ser tratadas com um limpador de plasma durante 30 segundos para remover contaminantes orgânicos. Caso contrário, o diâmetro espalhado da pasta de solda JiaJinYuan nas almofadas diminuirá em 0,08 mm, fazendo com que as bolas de solda não cubram totalmente as bordas da almofada e aumentando o risco de estreitamento da junta de solda em 4 vezes após o refluxo. Enquanto isso, a força de fixação do acessório de montagem esférica deve ser definida para 8,5N±0,3N. Uma pressão muito baixa fará com que as bolas de solda flutuem devido à profundidade insuficiente de penetração na pasta de solda, enquanto uma pressão muito alta fará com que a pasta de solda seja espremida para fora das almofadas e forme pontes. Ambas as situações resultam em uma taxa de falsa detecção de falta de bola única >6,7% na inspeção AOI.
Os parâmetros de refluxo devem ser adaptados dinamicamente às características da pasta de solda
A janela de atividade da pasta de solda JiaJinYuan JGY-708A está concentrada entre 195°C ~ 212°C. Portanto, a inclinação de aquecimento na zona de refluxo deve ser controlada a 0,8°C/s±0,1°C/s, com temperatura de pico de 224°C±2°C e tempo de retenção de 65 segundos±5 segundos. Se o tempo de retenção for reduzido para 55 segundos, a espessura da camada IMC da junta de solda será de apenas 2,3 μm, o que é inferior ao limite de 3,1 μm necessário para uma soldagem confiável, e a rachadura da interface ocorrerá no 327º ciclo no teste de choque térmico. Estendê-lo para 75 segundos, por outro lado, causará um crescimento excessivo de Cu6Sn5 em Cu3Sn, aumentando a fragilidade da junta de solda em 22%.
