Primeiro, olhe para o local vazio. Se os vazios no centro da parte inferior do BGA excederem 15% e os vazios na almofada térmica QFN excederem 25%, você pode basicamente descartar a oxidação da almofada PCB ou problemas de abertura do estêncil e pesquisar diretamente na pasta de solda e nos parâmetros do forno de reFluxo. Não se apresse em trocar a pasta de solda; primeiro use um termômetro infravermelho conectado à placa para medir o perfil de temperatura em tempo real de três placas. Você deve usar um termopar tipo K fixado com adesivo resistente a altas temperaturas e não pode confiar nas leituras do termopar embutido no forno, que estão a 1,2 mm de distância da superfície do transportador, com desvios reais geralmente atingindo ±5,3°C.

A seleção da pasta de solda não é baseada no rótulo de"baixo vazio" anunciado pelo fabricante, mas em três parâmetros rígidos: o conteúdo de metal deve ser 88,5±0,3% em peso, o ponto de amolecimento do fluxo deve estar entre 87°C e 92°C, e a viscosidade a 25°C deve ser 720±50Pa·s. Na semana passada, a linha de produção mudou para um lote de pasta de solda japonesa com teor nominal de metal de 89,2%, mas a medição real foi de apenas 87,6%. Como resultado, a taxa de vazios do BGA aumentou de 6,3% para 13,7%, e as juntas de solda removidas durante o retrabalho ficaram cinza, indicando uma redução óbvia e insuficiente.

A coisa mais enganosa nos parâmetros do forno de refluxo é o valor definido. Coloque o perfilador de temperatura do forno sob a placa e execute-o para registrar a temperatura máxima medida de cada zona. A inclinação de aquecimento das zonas de pré-aquecimento 1 e 2 deve ser controlada entre 1,5°C/s e 2,0°C/s. Se a inclinação exceder 2,2°C/s, o fluxo ferverá violentamente e expelirá gás, mas se for inferior a 1,3°C/s, o solvente não evaporará completamente. O forno de dez zonas utilizado na nossa fábrica tem frequentemente a zona 3 medida 4,1°C acima do valor definido, enquanto a zona 7 é 3,8°C mais baixa. Se esse desvio não for calibrado, ajustar os parâmetros é como pegar pardais com os olhos vendados.

O tempo acima do liquidus (TAL) deve ser rigorosamente controlado em 65 a 85 segundos. Ao usar a liga Sn96.5Ag3.0Cu0.5, o ponto de fusão medido é 217,2°C. A indicação do forno de 217°C não é confiável; você deve usar um termopar para medir a temperatura real da junta de solda na superfície da placa. Uma vez descobrimos que o TAL era de apenas 52 segundos, e descobrimos que a velocidade da corrente foi aumentada de 70cm/min para 85cm/min sem refazer o perfil de temperatura. A temperatura de pico ainda era suficiente em 238°C, mas o tempo de retenção foi insuficiente, o composto intermetálico de cobre-estanho (IMC) não cresceu o suficiente e vazios se acumularam na camada de interface.

A temperatura máxima não pode referir-se apenas à ampla faixa de 235°C a 245°C. Para BGA com passo de 0,4 mm, ele deve ser estável a 239°C±1°C; para almofadas térmicas de grande área em placas de cobre espessas, deve ser elevado para 242,5°C e mantido por ≥12 segundos, caso contrário, o resíduo de fluxo não poderá abrir a camada de proteção de nitrogênio. No mês passado, tentamos 243,8°C, mas a taxa de vazios aumentou, porque a resina na pasta de solda rachou muito rápido e as partículas carbonizadas bloquearam os canais de exaustão.

Não acredite cegamente na concentração de nitrogênio de 99,99%. Quando o teor de oxigênio medido excede 100 PPM, a taxa de vazios começa a aumentar linearmente. Após ultrapassar 350 PPM, para cada aumento de 50 PPM, a área vazia aumenta cerca de 2,1%. Mudamos para um analisador de oxigênio on-line para monitoramento e descobrimos que o anel de vedação dentro da válvula redutora de pressão do tanque de armazenamento de gás estava envelhecendo, fazendo com que o ar se misturasse ao nitrogênio que entrava. O teor de oxigênio medido atingiu 620 PPM. Após parar a máquina e substituir o anel de vedação, o índice de nulidade caiu para 5,4% no mesmo dia.

A espessura do estêncil e o tamanho da abertura afetarão a quantidade de liberação da pasta de solda, mas a principal causa dos vazios não está aqui. Para uma impressão de estêncil de 0,12 mm em uma almofada de 0,3 mm, se o volume da pasta de solda após a desmoldagem for inferior a 0,012 mm³, não importa quão boa seja a pasta de solda, ela não poderá salvar os vazios. No entanto, esta situação é muito rara. In nossos dados dos últimos seis meses, houve apenas 2 casos, ambos causados ​​pelo ajuste incorreto da pressão do rodo de 4,5kg para 6,8kg, resultando no achatamento da pasta de solda.

Por fim, verifique o armazenamento da pasta de solda. Após retirá-lo da geladeira, deve-se aquecê-lo por mais de 4 horas. Se a pasta de solda fechada for colocada em um ambiente a 25°C por mais de 12 horas, a atividade do fluxo diminuirá em cerca de 17%. Um lote de pasta de solda foi colocado em produção após apenas 2 horas de aquecimento, e os vazios foram concentrados nas juntas de solda dos componentes do Chip 0402. Ao microscópio, o resíduo de fluxo era floculento e o filme de óxido não estava completamente dissolvido.

Antes de trocar a pasta de solda, primeiro faça uma verificação em pequenos lotes. Pegue 20 placas, mantenha o perfil de temperatura do forno inalterado, troque apenas a pasta de solda e meça a taxa de vazios de 5 dispositivos típicos. O critério de aceitação não é um valor médio inferior a 8%, mas uma taxa máxima de anulação ≤11% em uma única bolsa, e nenhuma pontuação anormal superior a 9% em 10 bolsas consecutivas. Da última vez, eliminamos três fornecedores de acordo com este método, e o selecionado final tinha um teor de metal medido de 88,47% em peso, e a flutuação do TAL foi controlada em ±3,2 segundos.