Nossa linha de produção recentemente apresentou falhas de vazamento de lote em testes de envelhecimento para três lotes consecutivos de dispositivos QFN com passo de 0,4 mm. Os testes da sonda voadora revelaram que a resistência de isolamento na área inferior do BGA estava geralmente abaixo de 10MΩ, enquanto o requisito padrão exige que ela seja superior a 100MΩ. A causa raiz foi finalmente identificada como distribuição desigual de resíduos de Fluxo de solda após refluxo de pasta de solda não limpa. Sob o microscópio, um resíduo translúcido semelhante a um filme âmbar era visível nas bordas das juntas de solda, concentrado em áreas onde as aberturas do estêncil estavam desalinhadas e em zonas de impressão fracas causadas pela pressão insuficiente do rodo.
Embora o transportador à base de resina de pasta de solda não limpa seja projetado para se decompor e volatilizar em altas temperaturas, durante o refluxo real, se a temperatura de pico não atingir acima de 235°C, ou a pureza do nitrogênio no forno estiver abaixo de 99,99%, ou o tempo de retenção for inferior a 60 segundos, alguns ativadores de ácido orgânico não serão totalmente carbonizados. Esses resíduos de fluxo de solda não decompostos aderem à interface entre a máscara de solda PCB e as almofadas, absorvem umidade e ionizam íons halogênio como Cl? e Br?, formando corrente de fuga em nível de microampere sob condições de polarização. Isto é particularmente propenso a causar falsos disparos em caminhos de sinal de nível μV, como redes de amostragem BMS.
Comparamos os níveis de resíduos de três pastas de solda não limpas convencionais sob a mesma tensão do estêncil (45N/cm2) e ângulo do rodo (55°). Descobrimos que a pasta de solda Tipo A com um teor de sólidos de 89,2% apresentou um nível de contaminação iônica pós-soldagem tão alto quanto 1,8 μg/cm2 equivalente de NaCl a uma temperatura de pico de 230°C, excedendo em muito o limite de 0,5 μg/cm2 especificado pela IPC-J-STD-001. O contraste In, pasta de solda Tipo B com teor de sólidos de 87,6%, devido às suas cadeias moleculares de colofônia mais curtas e janela de decomposição térmica mais ampla, apresentou apenas 0,32 μg/cm2 de resíduo sob os mesmos parâmetros de processo. Isto indica que o controle de resíduos de fluxo de solda não pode depender apenas do rótulo “no-clean”, mas também deve combinar as configurações da zona de temperatura do forno de refluxo com as curvas de análise termogravimétrica TGA de lotes específicos.
O plano de ajuste no local era aumentar a configuração original da temperatura de pico de 228°C para 236°C e estender a seção de retenção em 20 segundos, enquanto aumentava a taxa de fluxo de nitrogênio de 15L/min para 22L/min para acelerar a descarga de gases de decomposição do fluxo. Após o ajuste, os testes de contaminação iônica de cinco lotes consecutivos de amostras foram mantidos de forma estável em 0,41±0,03μg/cm2. No entanto, é necessário monitorar simultaneamente se a taxa de vazios na parte inferior do QFN excede o limite superior de 15% devido ao aumento excessivo de temperatura, porque o tempo prolongado de fusão da pasta de solda fará com que gases voláteis de fluxo fiquem presos dentro das juntas de solda, o que agrava o risco de corrosão posterior.
O controle eficaz de resíduos de fluxo de solda nunca pode ser resolvido apenas com a limpeza ou simplesmente trocando a pasta de solda. Ele deve integrar a relação de correspondência entre o tamanho da abertura do estêncil e o tamanho das partículas de solda, a compensação de erros entre as temperaturas medidas de cada zona do forno de refluxo e as posições de fixação do termopar, e a ligação em tempo real dos dados de monitoramento on-line do conteúdo de nitrogênio e oxigênio. Qualquer desconexão em qualquer link transformará a pasta de solda não limpa em uma fonte de vazamento invisível.
