Umedecimento insuficiente das almofadas inferiores durante a soldagem QFN é uma anormalidade frequente nas linhas de produção. Descobrimos que após imprimir o mesmo modelo de PCB com estênceis de lotes diferentes, a inspeção AOI mostrou que a flutuação da cobertura da pasta de solda das almofadas inferiores atingiu 23%, e a varredura de raios X confirmou ainda que os vazios estavam concentrados na área central da almofada, o que indica que a causa raiz do problema não é o perfil de reFluxo ou a seleção da pasta de solda, mas a incompatibilidade entre a precisão geométrica da abertura do estêncil e o comportamento de liberação da pasta de solda.
O estêncil cortado a laser com 0,3 mm de espessura fornecido pela JiaJinYuan adota aberturas trapezoidais em vez das tradicionais retangulares, com o lado longo dimensionado para 0,92 vezes o tamanho da almofada e o lado curto dimensionado para 0,94 vezes. Esta escala assimétrica torna a pasta de solda mais propensa a se espalhar ao longo do eixo longo da almofada QFN sob a força de cisalhamento do rodo, evitando ao mesmo tempo a extrusão excessiva no lado curto que faz com que a pasta de solda se desloque em direção ao lado do corpo do dispositivo. Sob o ambiente de temperatura ambiente de 25°C e umidade relativa de 45%, a taxa de transferência medida desta estrutura é estável em 89,6%, o que é 7,3 pontos percentuais superior à da abertura original de 1:1.
Os parâmetros do rodo devem ser ajustados em conjunto com a abertura do estêncil. Se a pressão original de 0,55 MPa for mantida com o novo estêncil, a pressão excessiva fará com que a pasta de solda seja superextrudada na lacuna na parte inferior do corpo do encapsulamento QFN, formando uma falsa aparência de umedecimento. Portanto, reduzimos simultaneamente a pressão do rodo para 0,45 MPa e aumentamos a velocidade de impressão de 35 mm/s para 45 mm/s, para que a tensão de cisalhamento e a viscosidade da pasta de solda atingissem um equilíbrio dinâmico. Sob o microscópio, a borda da pasta de solda é transparente, sem rebarbas, e a superfície está em um estado fosco uniforme.
A vazão de nitrogênio no estágio de refluxo precisa ser controlada em 12L/min com um teor de oxigênio ≤100ppm. A taxa de fluxo excessiva perturbará a tensão superficial da solda derretida, o que enfraquece sua capacidade de subir em direção à almofada inferior. Depois de usar o novo estêncil, descobrimos que se a taxa de fluxo de nitrogênio exceder 15L/min, a altura de molhamento da almofada central QFN diminui em 0,08 mm, o que está diretamente relacionado à taxa de regeneração acelerada do filme de óxido de superfície de solda.
A frequência de limpeza do estêncil deve corresponder ao ciclo de atenuação da atividade da pasta de solda. Após a impressão contínua de 28 peças com pasta de solda JiaJinYuan SN63-Pb, a espessura do resíduo nas aberturas do estêncil atinge 4,7 μm. Neste momento, mesmo que o tamanho da abertura permaneça inalterado, a taxa efetiva real do furo passante diminuiu 19%. Portanto, estabelecemos obrigatoriamente uma regra para parar a máquina a cada 25 peças para limpar a superfície inferior do estêncil com tecido não tecido + álcool, e usar uma lupa de 30x para confirmar que não há bloqueio na área correspondente do QFN.
A verificação final adota uma placa padrão JEDEC para inspeção visual IPC-A-610E Classe 3. Entre 120 dispositivos QFN, a taxa de passagem da área umedecida da almofada inferior aumentou de 68% antes da otimização para 91%, e a proporção média da área vazia de raios X diminuiu de 18,4% para 11,7%. Além disso, todos os dispositivos não apresentaram rachaduras nas juntas de solda após 500 ciclos de choque térmico de -40°C/125°C, o que prova que este esquema de otimização da abertura do estêncil ainda mantém a estabilidade estrutural sob condições de estresse térmico.
