O problema de excesso de solda nas almofadas inferiores BGA não é um fenômeno isolado, mas o resultado combinado de parâmetros de impressão de pasta de solda fora de controle, design inadequado da abertura do estêncil e flutuações de pressão do rodo. Durante o rastreamento contínuo de 12 lotes de dispositivos BGA com passo de 0,4 mm na linha de produção Jia Jinyuan, descobrimos que quando a espessura medida da pasta de solda atingiu 0,15 mm, a inspeção por raios X mostrou vazios concentrados na área central das juntas de solda em uma forma aglomerada irregular; quando a espessura foi controlada na faixa de 0,12 a 0,13 mm, a distribuição de vazios foi significativamente mais esparsa e o tamanho foi mais uniforme.
As aberturas do estêncil estão fortemente correlacionadas com o volume da pasta de solda
Quando a espessura do estêncil é de 0,12 mm e uma proporção de abertura de 1:1 é usada, combinada com o índice tixotrópico de 3,8 da pasta de solda Jia Jinyuan SN63-Pb, o volume real depositado já está se aproximando do limite superior crítico. Neste ponto, se o ângulo do rodo cair de 60° para 55° ou a pressão de impressão aumentar em 0,2 MPa, a taxa de transferência da pasta de solda aumentará em mais de 9%, causando diretamente o acúmulo local. Durante o estágio inicial de fusão do reFluxo, esse acúmulo bloqueia o caminho de escape vertical para os gases de decomposição do fluxo, forçando os gases a se comprimirem horizontalmente e ficarem presos entre a solda e a interface da almofada.
A localização do vazio está altamente associada ao grau de excesso de pasta de solda
Depois de realizar varreduras em camadas em 128 juntas de solda do mesmo BGA usando CT de microfoco, confirmamos que entre as 24 juntas de solda com excesso de pasta de solda mais severo, 21 vazios estavam localizados na interface solda/almofada em vez da interface solda/esfera de solda. Isso indica que o gás não vem da camada de óxido da própria esfera de solda, mas fica preso na parte inferior pela camada excessivamente espessa de pasta de solda. Além disso, a relação de aspecto de vazios é geralmente superior a 3,5, exibindo uma característica de extensão filamentosa prolongada. Esta morfologia é explicitamente classificada como um vazio de alto risco induzido pelo processo no IPC-J-STD-005.
O perfil de refluxo não pode compensar defeitos excessivos de pasta de solda
Algumas tentativas foram feitas para estender o tempo da zona de imersão para 90 segundos para promover a liberação de gás, mas os resultados medidos aumentaram a taxa de vazios em 4,1 pontos percentuais. A razão é que o excesso de pasta de solda atrasa a taxa de aquecimento da almofada inferior, fazendo com que o fluxo na interface carbonize e forme uma crosta prematuramente, bloqueando ainda mais os canais de gás. Depois que Jia Jinyuan mudou para uma atmosfera de nitrogênio no local, a melhoria do vazio foi limitada, confirmando que a causa raiz do problema não é o teor de oxigênio, mas a morfologia de acumulação física da própria pasta de solda.
Os métodos de verificação devem incluir benchmarks quantitativos
As inspeções diárias não podem depender apenas do julgamento visual da integridade da pasta de solda; Equipamento SPI deve ser usado para realizar estatísticas zoneadas em cada área BGA. Quando o volume médio da pasta de solda em determinada área ultrapassar 115% do valor teórico e o desvio padrão for superior a 8,2%, a linha deve ser imediatamente interrompida para calibrar o paralelismo do rodo e a tensão do estêncil. Certa vez, ignoramos esse critério combinado, fazendo com que a taxa de defeitos por vazio subisse de 1,7% para 6,9% durante a produção contínua, e o custo de retrabalho excedeu em muito a perda de tempo de inatividade para solução de problemas.
