A taxa de penetração do processo de reFluxo através do orifício em eletrônicos automotivos e campos de placas de alta densidade excedeu 35%. O fator determinante é a rígida demanda dos clientes por eficiência de posicionamento bilateral e soldagem colaborativa de plug-ins periféricos em torno do BGA. O uso descontrolado de pasta de solda faz com que o rendimento da primeira passagem da linha de produção flutue em mais de 8 pontos percentuais. Um fornecedor alemão Tier1 foi forçado a interromper a linha para ajustar as aberturas do estêncil no ano passado devido à ponte consecutiva de conectores com passo de pino de 0,3 mm, o que forçou toda a indústria a aumentar a precisão do controle de volume da pasta de solda de ± 15% para ± 8%.
O formato da abertura do estêncil está mudando de um retângulo unificado para um design diferenciado. Por exemplo, para pinos plug-in acima de 0,8 mm, são adotadas aberturas alongadas com extensão lateral de 0,1 mm, o que não apenas garante a taxa de transferência da pasta de solda, mas também suprime o fluxo lateral durante o refluxo. Para cabeçotes de pino de passo fino de 0,4 mm, são usadas aberturas circulares com espessura de passo de 25 μm. Esta mudança decorre do feedback dos dados de inspeção AOI: se a dispersão do volume da pasta de solda de diferentes dispositivos na mesma placa exceder 12%, a probabilidade de juntas de solda fria aumenta em 3,7 vezes. No entanto, a simples redução da pressão do rodo levará a um enchimento insuficiente das bordas. É necessário aumentar simultaneamente a velocidade de impressão para 45 mm/s e encurtar a distância de liberação para 0,15 mm para manter a consistência geral.
As propriedades reológicas da própria pasta de solda causam interferência implícita no controle de dosagem. Quando a umidade na oficina excede 65% UR no verão, a viscosidade de algumas pastas de solda não limpas diminui em 18%, levando a um aumento de 0,04 mm na queda pós-impressão. Se a tensão do estêncil não for ajustada de 45N/cm² para 48N/cm² neste momento, será observado transbordamento de pasta de solda nos pads plug-in próximos aos componentes 0603. Verificamos esse fenômeno em três linhas de produção. A medida correspondente é estender o tempo de aquecimento da pasta de solda de 2 horas para 2,5 horas e adicionar uma etapa de vácuo de 15 segundos antes da impressão, o que pode reduzir a taxa de volatilização do fluxo em 9%, estabilizando assim a estrutura da pasta.
A compensação no nível do equipamento está substituindo o ajuste manual baseado na experiência. O modelo DEK Horizon recém-entregue possui um módulo integrado de previsão de volume de pasta de solda, que gera coeficientes de compensação dinâmica com base na tensão do estêncil coletada em tempo real, no ângulo do rodo e na temperatura e umidade ambiente. Quando uma alteração no lote de pasta de solda é detectada, ele chama automaticamente o banco de dados histórico para corresponder à combinação ideal de parâmetros. Uma fábrica EMS mediu que esta função aumentou a taxa de aprovação da primeira peça de 62% para 89%. No entanto, a premissa é que o XRF deve ser usado para verificar a espessura da solda de três pads típicos a cada turno, caso contrário, a saída do algoritmo falhará devido a erros acumulados devido ao desgaste do estêncil. Atualmente, 7 fundições incorporaram isso nas Cláusulas obrigatórias do SOP.
A janela do processo está sendo compactada. A tolerância de espessura da pasta de solda anteriormente permitida de ±25μm foi reduzida para ±12μm pelos principais clientes do setor automotivo. Isso significa que a precisão de gravação de um estêncil de 0,127 mm de espessura deve atingir ± 2 μm, e há menos de 5 fabricantes nacionais que podem fornecer estêncil deste grau de forma estável. Isso deu origem a uma solução local de espessamento de níquel: revestimento de uma camada de níquel de 8 μm na área do plug-in para formar um limite físico. Embora esta prática aumente o custo do estêncil em 35%, ela reduz o coeficiente de variação do volume da pasta de solda de 11,3% para 6,8%. Como resultado, um novo projeto de controle eletrônico de energia obteve a certificação AEC-Q200 duas semanas antes do previsto. No entanto, o revestimento irregular causará um aumento repentino no volume de solda local, portanto, um microscópio confocal deve ser usado para verificar 3 seções transversais por rolo.
A restrição final na dosagem da pasta de solda vem do comportamento de fusão durante o estágio de refluxo. Quando a temperatura máxima atinge 235°C, a altura real de molhagem da pasta de solda em torno de um pino de 0,5 mm de diâmetro representa apenas 62% do comprimento do pino. Se o desvio inicial do volume de impressão exceder 10%, aglomerados vazios se formarão na raiz do pino. Rastreamos 12 modelos produzidos em massa em 2023 e descobrimos que 92% das amostras com taxa de vazios >15% tinham volume de pasta de solda fora da tolerância. A solução não é simplesmente reduzir a dosagem, mas diminuir a inclinação de aquecimento da zona de refluxo de 1,2°C/s para 0,8°C/s e controlar o teor de oxigênio para dentro de 100 PPM sob uma atmosfera de nitrogênio. Isso pode reduzir a tensão superficial da pasta de solda em 23%, promovendo o estado fundido para envolver mais uniformemente as laterais do pino.
