A taxa excessiva de vazios da pasta de solda da almofada térmica inferior QFN não é um problema causado por um único fator, mas o resultado da ação combinada das propriedades reológicas da pasta de solda, design de abertura do estêncil, correspondência de parâmetros de impressão, controle da atmosfera de soldagem por refluxo e resposta da curva de temperatura. Depois de rastrear 24 conjuntos de dados AOI+raios X por três meses consecutivos em uma linha de produção de módulos automotivos em Dongguan, descobrimos que 73% dos lotes com uma taxa de vazios >25% tinham espessura irregular de impressão de pasta de solda, e a flutuação da taxa de vazios do mesmo estêncil em diferentes máquinas de impressão atingiu 12 a 18 pontos percentuais.

A pasta de solda com baixo teor de vazios pode de fato reduzir a geração de vazios no lado do material, mas se o estêncil tradicional de 0,12 mm de espessura e o ângulo do rodo de 45° ainda forem usados, seu índice tixotrópico e comportamento de afinamento por cisalhamento agravarão o colapso da pasta de solda na área central, bloqueando os canais de escape de gás durante o reFluxo. Certa vez, trocamos a mesma pasta de solda com baixo teor de vazios por um estêncil de 0,10 mm e alteramos a abertura para uma proporção de área escalonada de 90%, após o que a taxa de vazios caiu de 31% para 16%, enquanto apenas alterar a pasta de solda sem modificar o estêncil reduziu a taxa de vazios em apenas 3,2 pontos percentuais.

A pressão e a velocidade do rodo no processo de impressão devem ser ajustadas de forma síncrona. A pressão excessiva combinada com a alta velocidade de impressão fará com que a pasta de solda seja comprimida à força na borda da almofada para formar um filete, que derrete durante o refluxo e envolve o gás interno para formar uma cavidade fechada, enquanto uma pressão muito baixa causará desmoldagem deficiente e volume de solda insuficiente. Nossa medição real em uma fábrica de fontes de alimentação em Zhuhai mostrou que quando a pressão do rodo aumentou de 5,2 kg para 6,8 kg e a velocidade diminuiu de 40 mm/s para 25 mm/s, a consistência do volume da pasta de solda na área central da almofada térmica QFN aumentou em 22%, e a distribuição de vazios de raios X correspondente mudou de concentrada para dispersa.

O teor de oxigênio no ambiente de nitrogênio da soldagem por refluxo deve ser controlado de forma estável abaixo de 100 PPM. Ao ultrapassar 150ppm, a oxidação dos derivados de colofônia no fluxo se intensifica, gerando resíduos de alta viscosidade que dificultam a flutuação das bolhas. Ao mesmo tempo, se a taxa de aquecimento na zona de pré-aquecimento for superior a 2,5 ℃/s, a diferença na expansão térmica entre o corpo QFN e o PCB acelerará a formação de película na superfície da pasta de solda, bloqueando os componentes voláteis internos sob a solda. Verificamos em uma linha de módulo de comunicação em Suzhou que após ajustar a taxa de aquecimento da seção de pré-aquecimento de 3,1°C/s para 2,3°C/s e calibrar o conteúdo de oxigênio de entrada de nitrogênio de 180ppm para 85ppm, o desvio padrão da taxa de vazios para o mesmo lote diminuiu de ±9,6% para ±3,4%.

A frequência e o método de limpeza do estêncil afetam diretamente a consistência da deposição da solda. Se o estêncil for colocado em produção sem secagem completa após a limpeza ultrassônica, a umidade residual irá vaporizar violentamente no estágio inicial do refluxo, criando diretamente aglomerados de micro-vazios na parte inferior da almofada térmica. Comparamos o processo combinado de limpeza IPA e secagem a vácuo e descobrimos que o último manteve o valor CV da altura da pasta de solda de 20 placas impressas consecutivas dentro de 4,7%, enquanto o primeiro viu o valor CV saltar para 8,9% após a 12ª placa, com a taxa de vazios correspondente aumentando 6,3 pontos percentuais de forma síncrona.