Vazios internos nas juntas de solda de dispositivos BGA e QFN não são defeitos isolados, mas o resultado da ação acoplada de múltiplas variáveis ​​de processo, como espessura irregular de impressão de pasta de solda, caminhos de volatilização de Fluxo bloqueados durante o refluxo, pureza insuficiente de nitrogênio e molhabilidade deteriorada da superfície da almofada PCB. Uma vez formados vazios, eles não podem ser eliminados em processos subsequentes; portanto, o controle deve ser introduzido desde as etapas iniciais da fabricação.

A localização do vazio determina o nível de risco de falha

Rastreamos imagens de raios X de 28 lotes de dispositivos QFN-48 na linha de produção JJY por três meses consecutivos e descobrimos que se os vazios estiverem concentrados na área central da junta de solda com diâmetro superior a 75 μm, seu fator de concentração de tensão térmica aumenta em 2,1 vezes. Embora pequenos vazios (<30 μm) localizados nos quatro cantos da junta de solda tenham impacto limitado na condução térmica, eles podem facilmente induzir fratura por cisalhamento. Isto indica que o tamanho e a localização dos vazios devem ser avaliados simultaneamente, em vez de apenas olhar para a proporção da área total.

Os parâmetros de impressão da pasta de solda afetam diretamente a probabilidade de geração de vazios

Quando os três parâmetros – flutuação da pressão do rodo ±0,3 kgf, rugosidade da parede da abertura do estêncil Ra > 0,8 μm e velocidade de liberação abaixo de 15 mm/s – estão todos fora de controle, a taxa de transferência da pasta de solda diminui em 12% com rejeitos severos nas bordas, que bloqueiam os canais de escape de gás durante o refluxo. A taxa de vazios sobe dos normais 8% para 37%, com 62% dos vazios acompanhados por pontes locais.

A atmosfera de refluxo e o status do PCB amplificam sinergicamente os riscos de vazio

Quando o ponto de orvalho do nitrogênio no forno é superior a -40°C e a espessura do filme OSP na almofada PCB excede 0,4 μm, a tensão superficial durante o estágio de fusão da pasta de solda aumenta anormalmente, tornando difícil para o gás de decomposição do fluxo penetrar na camada de solda líquida e escapar. O volume médio de vazios aumenta em 40%. Neste ponto, mesmo que a temperatura de pico atenda ao padrão, ainda existe um grande número de vazios fechados dentro da junta de solda e a seção transversal condutora real é reduzida em 19%.

Medidas acionáveis ​​de interceptação de vazios para a linha de produção

Para a inspeção diária do primeiro artigo, 3 dispositivos BGA devem ser amostrados sob um microscópio de 200× para verificar o ângulo de molhamento na borda da esfera de solda. Se for observado um ângulo obtuso >85° ou altura de subida da pasta de solda <1/3 do diâmetro da esfera de solda, pare imediatamente a linha para calibrar a tensão do estêncil e testar novamente a pureza do nitrogênio. Ao mesmo tempo, pegue PCBs do mesmo lote para realizar um teste de ângulo de contato da superfície da almofada; um ângulo de contato >68° é considerado falha do OSP e tais placas não devem ser colocadas em produção.