Conduzimos testes em pequenos lotes usando solda de sensor JJY JH-851A em um total de 42 sensores de pressão MEMS em três lotes, com 14 unidades por lote. Os substratos eram FR4 de dupla face, o tamanho da almofada era de 0,3 mm × 0,3 mm, o acabamento da superfície era ENIG (ouro de imersão em níquel paládio sem eletrodo), a atmosfera de reFluxo era de nitrogênio com pureza de 99,99%, a temperatura de pico era estritamente bloqueada em 235 ℃ ± 2 ℃, o tempo de retenção foi de 68 segundos e a taxa de rampa de aquecimento foi de 1,8 ℃/s.
Morfologia da junta de solda e consistência de umedecimento
A observação de todas as amostras sob um estereomicroscópio 20x revelou que a solda do sensor formou perfis de umedecimento contínuos em forma de crescente ao longo das bordas das almofadas de 0,3 mm, sem cavidades de contração ou exposição ao cobre. No entanto, 3 dispositivos no segundo lote exibiram atraso de molhamento unilateral. A rastreabilidade confirmou que isso foi causado por um deslocamento de 7 μm na abertura do estêncil combinado com uma flutuação de ±0,3N na pressão do rodo após a impressão da pasta de solda, em vez de atividade insuficiente da própria solda do sensor.
Taxa de vazios de raios X e espessura da camada IMC
As juntas de solda BGA foram escaneadas usando um sistema de inspeção por raios X DXR-3000. Os resultados mostraram que a proporção média da área total de vazios foi de 3,2% e o diâmetro máximo de vazio único foi ≤35μm, todos atendendo ao padrão IPC-7095B Classe 2. A observação transversal de SEM mostrou que a espessura da camada IMC estava concentrada na faixa de 2,1 ～ 2,4 μm, sem precipitação significativa de fases frágeis de Ni-Sn. Isso indica que a solda do sensor JJY JH-851A garante reação suficiente a uma temperatura de pico de 235 ℃ sem crescimento excessivo.
Resistência ao cisalhamento e estabilidade ao ciclo térmico
A resistência ao cisalhamento da junta de solda foi testada usando uma máquina de teste push-pull. O valor médio foi de 86,3gf com desvio padrão de ±4,1gf, e o valor mínimo de ponto único ainda atingiu 79,5gf, excedendo o limite inferior de 75gf exigido pelo JEDEC JESD22-B117A. Após 1000 ciclos térmicos de -40°C/15min → 125°C/15min, o desvio de resistência de todas as amostras foi <±0,8%FS, sem observação de juntas de solda fria ou rachaduras. Isso prova que a ligação da interface desta solda de sensor permanece robusta sob estresse térmico repetido.
Verificação de sensibilidade da janela de processo
Quando a temperatura de pico de refluxo foi reduzida para 232°C, 5 dispositivos exibiram ligeiras pontes, ocorrendo em áreas com espaçamento de almofadas adjacentes <0,45 mm. O aumento da temperatura para 238 ℃ causou o levantamento da almofada em 2 dispositivos. Isso indica que a largura real da janela de processo confiável da solda do sensor JJY JH-851A é de apenas ± 3 ℃ e deve ser usada em conjunto com um módulo de monitoramento de temperatura do forno em tempo real. Após aumentar a espessura do estêncil de 100μm para 125μm, a altura de colapso da solda aumentou 18μm, causando diretamente 3 curtos-circuitos. Portanto, a proporção da área de abertura do estêncil deve ser controlada entre 0,62 e 0,65.
