Durante o turno da noite da última quarta-feira, três lotes consecutivos de placas de controle T-BOX para veículos produzidos em massa para um cliente desenvolveram juntas de solda a frio BGA. A taxa de detecção perdida de AOI chegou a 12%, e o novo teste de raios X descobriu que 64% das esferas de solda BGA tinham vazios que excediam a especificação. Nosso corte transversal no local confirmou que os vazios estavam concentrados na parte superior das juntas de solda, enquanto a temperatura máxima medida do forno de reFluxo foi de 238°C, e o perfil mostrou que o tempo da zona de imersão foi de apenas 65 segundos. Com base na MSDS da pasta de solda, descobrimos que este lote usava pasta de solda de alta temperatura (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5, ponto de fusão 217–220°C), mas o limite superior de temperatura nominal do pacote BGA era de apenas 225°C. Isto significa que durante o segmento de pico de temperatura, parte do composto de moldagem já havia amolecido e deformado, e a solda foi espremida durante o umedecimento, formando vazios superiores. Este fenômeno é particularmente típico quando pasta de solda de alta temperatura é usada com pacotes BGA finos. A causa raiz não é a temperatura imprecisa do forno, mas uma grave incompatibilidade entre o tipo de pasta de solda e a tolerância térmica do dispositivo.

Naquela época, a linha de produção reduziu urgentemente o pico de refluxo para 232°C e estendeu a zona de imersão para 90 segundos. Embora o rendimento dessa mudança tenha recuperado para 99,2%, a reunião da manhã seguinte concluiu que a taxa de exclusão do MLCC tinha subido de 0,3‰ para 2,1‰. Como a pasta de solda de média temperatura (Sn42/Bi58, ponto de fusão 138°C), se misturada na linha original de pasta de solda de alta temperatura, tem uma janela de atividade estreita e rápida queda de viscosidade, a queda ocorreu dentro de 30 minutos após a impressão. O design da abertura do estêncil não foi compensado pelo sistema de baixo ponto de fusão, levando à formação de uma ponte de pasta de solda entre os pinos QFP de passo fino. Durante o refluxo, o desequilíbrio da tensão superficial levantou diretamente os componentes. Este risco de linha mista é quase inevitável quando o estêncil, o rodo e os parâmetros de calibração do SPI não são completamente limpos durante a troca da linha.

A solução fundamental deve partir do controle do material na fonte. Instalamos travas de leitura RFID na área de distribuição de pasta de solda, vinculando cada lata de pasta de solda ao seu modelo, ponto de fusão, lista de dispositivos aplicáveis ​​e número de perfil do forno correspondente. Os operadores não podem abrir o gabinete refrigerado de pasta de solda sem digitalizar um perfil correspondente. Ao mesmo tempo, o gerenciamento da vida útil do estêncil foi alterado de “contagem por número de utilizações” para “contagem por tipo de pasta de solda”. Depois que o mesmo estêncil é usado para impressão contínua de pasta de solda de alta temperatura para mais de 20.000 placas, ele é colocado off-line à força para limpeza com ácido. Se a pasta de solda de média temperatura for trocada para o meio, ela será imediatamente descartada, porque o resíduo Bi contaminará os limites dos grãos das juntas de solda de alta temperatura subsequentes, aumentando a taxa de propagação de microfissuras após o ciclo térmico em 3,7 vezes. Esses dados vêm do nosso teste de comparação de envelhecimento acelerado de 12 fornecedores no ano passado, e não de um cálculo teórico.

As ações preventivas devem estar inseridas no ritmo diário de produção. In Além da inspeção de rotina do SPI para o primeiro artigo todos os dias, observe a morfologia das partículas da pasta de solda sob um microscópio 10x. A pasta de solda para alta temperatura deve ter brilho metálico uniforme e bordas afiadas; se aparecer uma reflexão difusa e turva, isso indica que o fluxo foi hidrolisado e falhou. Para pasta de solda de temperatura média, verifique se os bigodes Bi precipitaram; nesse caso, pare imediatamente de usar o lote inteiro. Todas as sextas-feiras à tarde, realize uma medição fixa do perfil do forno usando uma placa de rastreamento, mas deve ser usada uma placa composta com espessura real de PCB e espessura de cobre; substrato de alumínio padrão é proibido. Como a diferença de capacidade térmica entre 0,8 mm FR4 e 2 onças de espessura de cobre pode causar um desvio de temperatura de pico medido de ± 4,3 ° C, esse erro é suficiente para colocar as juntas de solda SnBi em um estado semifundido e perder resistência mecânica. Toda pasta de solda deve ser marcada com o tempo de abertura e registro de temperatura/umidade após a abertura. Pasta de solda de alta temperatura superior a 12 horas a 25°C e pasta de solda de média temperatura superior a 8 horas são consideradas vencidas. Mesmo que não haja aparência anormal, é proibido seu uso em produtos automotivos. Este foi um item NC emitido durante uma auditoria realizada por um fornecedor alemão Tier1 no ano passado; após a retificação, não recebemos relatórios de não conformidade semelhantes.

No mês passado, a linha de produção mudou para uma nova marca de pasta de solda de média temperatura. O fornecedor reivindicou um aumento de 30% na atividade, mas por dois dias consecutivos, a taxa de compensação da bola de solda do chip QFN excedeu 5%. Desmontamos o misturador e descobrimos que a folga do rodo foi ajustada para 0,15 mm, excedendo em muito os 0,08–0,10 mm necessários para esta pasta de solda. A força de cisalhamento excessiva quebrou a fase Bi em partículas nanométricas, que se agregaram anormalmente na borda da junta de solda durante o refluxo, formando uma camada frágil rica em Bi. A análise do espectro de energia dos raios X confirmou que o teor de Bi na borda da junta de solda deslocada atingiu 82,6%, enquanto o valor normal deveria estar abaixo de 65%. Portanto, todos os parâmetros de mistura de pasta de solda agora estão solidificados no sistema MES e os operadores não podem modificá-los manualmente. Cada mudança deve ser desbloqueada remotamente por um engenheiro de processo e os novos parâmetros carregados de forma síncrona. Essa restrição rígida é dez vezes mais eficaz que o treinamento.