Quando a taxa de exclusão de dispositivos QFN com passo de 0,4 mm em placas flexíveis FPC atingiu continuamente 37%, investigamos imediatamente o perfil de reFluxo e a abertura do estêncil e descobrimos que o verdadeiro gargalo estava na incompatibilidade entre a consistência da impressão da pasta de solda e o controle de força no momento da pressão do cabeçote de colocação. Como o substrato FPC tem apenas 0,1 mm de espessura, o alongamento da folha de cobre excede 12% e não há plataforma de suporte na parte traseira, a pasta de solda tende a se deslocar sob a ação do rodo e uma pressão de colocação ligeiramente excessiva fará com que toda a almofada entre em colapso ou a folha de cobre rasgue. Portanto, as propriedades reológicas da pasta de solda e a pressão mecânica devem ser analisadas de forma acoplada, ao invés de olhar a impressão isoladamente ou ajustar a pressão separadamente.
A diferença na viscosidade da pasta de solda determina diretamente a qualidade da liberação da impressão. Pasta de solda com viscosidade de 220Pa·s (25℃) pode manter bordas afiadas e sem resíduos sob um estêncil de 30μm, enquanto o mesmo modelo de pasta de solda 180Pa·s mostra 12% de encordoamento de pasta de solda durante a liberação sob os mesmos parâmetros. Especialmente na área da borda da placa flexível FPC, devido ao ligeiro empenamento do substrato causando sobrepressão local do rodo, a solda acumulada aumenta a probabilidade de ponte entre as almofadas de passo de 0,3 mm para 29%. No entanto, se a viscosidade for aumentada cegamente para 260Pa·s, o afinamento de cisalhamento insuficiente levará a um preenchimento deficiente da abertura do estêncil, e 35% das almofadas serão visíveis ao microscópio com volume de solda insuficiente, resultando em um aumento na taxa de junta fria para 21% após o refluxo.
O conteúdo de metal afeta a altura da junta de solda e a taxa de vazios após o refluxo. A pasta de solda com 88,5% de conteúdo de metal forma uma altura média de junta de solda de 48μm e uma proporção de área vazia ≤8% em placas flexíveis FPC, enquanto a pasta de solda com 85% de conteúdo de metal, embora mais suave na impressão, tem uma altura de junta de solda caindo para 36μm e uma taxa de vazios subindo para 19%. Cenários In, como módulos de câmeras automotivas que exigem verificação de choque térmico de -40 ℃ ~ 125 ℃, o último tem uma taxa de quebra de junta de solda de 17% após 500 ciclos, enquanto o primeiro é de apenas 2,3%. Portanto, para soldagem de placas flexíveis FPC com requisitos rigorosos de confiabilidade, o conteúdo metálico nunca deve ser sacrificado para uma impressão suave.
A pasta de solda com índice tixotrópico superior a 4,2 pode recuperar rapidamente a resistência estrutural no momento em que o rodo para, evitando o fluxo lateral da pasta de solda quando a placa flexível FPC é removida do estêncil. Realizamos testes comparativos na mesma máquina de impressão DEK e descobrimos que a pasta de solda com índice tixotrópico de 3,6 tem um deslocamento de pasta de solda de 18 μm no centro da almofada após o descascamento, enquanto aquela com 4,5 compensa apenas 5 μm. Essa lacuna leva diretamente a um aumento de 4,8 vezes na frequência de alarmes fora da tolerância de precisão de posicionamento em pacotes BGA com passo de 0,35 mm. Portanto, a tixotropia não é um indicador auxiliar, mas um critério chave para saber se a impressão de pasta de solda de placa flexível FPC pode ser em circuito fechado.
A pressão de colocação deve ser definida em níveis de acordo com a geometria da almofada. A pressão máxima permitida para pastilhas de 0,2 mm × 0,2 mm é 0,15 N, caso contrário, a profundidade da depressão da folha de cobre excede 3 μm, provocando o risco de fratura da junta de solda. As almofadas de 0,6 mm × 0,6 mm podem suportar pressão de 0,45 N para garantir deformação e contato suficientes da pasta de solda. Se definido uniformemente para 0,3N, a taxa de junta fria em pequenas áreas de almofada aumenta para 14%, enquanto a extrusão da pasta de solda e a contaminação da máscara de solda ocorrem em grandes áreas de almofada. Como resultado, a taxa de retrabalho em uma linha de produção de montagem mista dupla face de fone de ouvido TWS FPC saltou de 1,2% para 6,7%.
Para placas flexíveis FPC de dupla face, a presença de dispositivos BGA soldados na parte traseira reduz a rigidez do substrato em 32% durante a colocação frontal. Se os parâmetros de pressão para FPC unilateral ainda forem usados neste momento, a taxa de exclusão de dispositivos SOP com passo de 0,25 mm aumentará de 2,1% para 18,4%. A pressão de colocação frontal deve ser reduzida para 65% do valor original, e o tempo de retenção do cabeçote de colocação deve ser estendido de 200ms para 350ms para permitir que a pasta de solda complete a ancoragem inicial sob baixa tensão. Caso contrário, uma leve vibração antes do refluxo é suficiente para provocar o deslocamento do dispositivo.
Placas flexíveis cegas/enterradas de alta densidade via FPC apresentam mutações de rigidez local nas posições de perfuração. A força de reação nesta área quando o cabeçote de colocação pressiona para baixo é 40% maior do que na área homogênea. Se a compensação de pressão não for aplicada, a taxa de rasgo da folha de cobre das almofadas ao redor das vias cegas atinge 9,3%. Ao usar a função de mapeamento de zoneamento de pressão para reduzir automaticamente a pressão em 22% dentro de um raio de 1,2 mm da persiana por meio de coordenadas, a taxa de ruptura cai para 0,8%. Esses dados vêm de estatísticas AOI em nossa linha de produção durante três meses consecutivos, e não de resultados de simulação.
Portanto, a direção de seleção é muito clara: a pasta de solda deve ser selecionada com pó Tipo 4, teor de metal de 88,5%, viscosidade de 220Pa·s e índice tixotrópico ≥4,2. A pressão de colocação deve ser definida olhando para cima na mesa de acordo com o tamanho da almofada e suporta compensação dinâmica para áreas cegas. Qualquer solução que tente cobrir todos os tipos de placas flexíveis FPC com um único parâmetro pagará o preço do dobro da taxa de retrabalho na produção em massa.
