Регулировка процесса паяльной пасты в среде оплавления азотом заключается не просто в повышении температуры или продлении времени выдержки; скорее, речь идет о том, чтобы паяльная паста для оплавления могла достичь динамического баланса между активацией флюса, интерметаллической реакцией и образованием паяного соединения в условиях низкого содержания кислорода. Как только чистота азота упадет ниже 99,95% или колебания концентрации кислорода в камере печи превысят 100 частей на миллион, пустоты паяльной пасты будут концентрироваться в нижней части паяных соединений BGA, и эта проблема особенно заметна на устройствах с шагом 0,4 мм или меньше.
Обычно мы уменьшаем наклон зоны нарастания с 1,2 ℃/с до 0,8–1,0 ℃/с. Это не только предотвращает преждевременное разрушение канифольных носителей в паяльной пасте, вызывающее разбрызгивание, но также гарантирует полное испарение растворителей перед попаданием в зону замачивания. Температура зоны выдержки должна быть стабилизирована на уровне 150±2℃, а продолжительность должна контролироваться от 90 до 120 секунд. В противном случае недостаточная активация органических кислот в паяльной пасте для оплавления приведет к неполному удалению оксидных пленок, что, в свою очередь, приведет к задержке межфазного смачивания и скоплению микропустот.
Установка пиковой температуры не может основываться исключительно на температуре плавления припоя; она также должна соответствовать кривой TAL, предоставленной производителем паяльной пасты. Например, фактическая температура ликвидуса паяльной пасты серии SAC305 в азоте падает примерно на 1,5 ℃. Если пиковая температура 235 ℃ по-прежнему установлена на основе воздушной среды, это может легко вызвать чрезмерное оплавание, что приведет к слишком толстому слою IMC и экструзии остаточного газа с образованием пустот большого размера. In В этом случае пиковая температура должна быть снижена до 232~233℃, а измеренное отклонение температуры печи должно быть не более ±1,2℃.
Толщина трафарета и соотношение площадей апертуры должны быть повторно откалиброваны для атмосферы азота. Трафарет толщиной 0,12 мм, изначально подходящий для оплавления воздухом, часто приводит к избыточному объему паяльной пасты во время оплавления азотом. Рекомендуется перейти на лазерно-травленный трафарет толщиной 0,10 мм и уменьшить светосилу для устройств типа QFN с 85% до 78%. В то же время отрегулируйте угол ракеля от 60° до 55°, чтобы уменьшить напряжение сдвига паяльной пасты и не допустить, чтобы осадка после печати усугубляла проблемы с утечкой азота.
Скорость потока азота не следует увеличивать слепо. Однажды производственная линия вслепую увеличила скорость потока с 25 л/мин до 45 л/мин, что привело к нарушению температурного поля внутри печи из-за турбулентности воздушного потока, увеличив измеренную разницу температур между соседними зонами до 4,3 ℃, и вместо этого увеличило процент пустот паяльной пасты на 12%. Позже был принят зональный независимый метод управления потоком, поддерживающий скорость 20 л/мин в секции предварительного нагрева и стабилизирующийся на уровне 32 л/мин в секции оплавления, что действительно позволило достичь контролируемых градиентов содержания кислорода.
Перед каждой заменой необходимо использовать РФА, чтобы подтвердить, соответствует ли соотношение элементов серебра, меди и никеля в партии паяльной пасты с предыдущей партией. Даже если оба номинально SAC305, разница в вязкости расплава между разными партиями паяльной пасты может достигать 18%, что напрямую влияет на скорость растекания припоя и путь выхода газа в среде азота. Во время плановых проверок необходимо использовать портативный анализатор кислорода для измерения значения кислорода у отверстия печи каждые два часа, а не полагаться исключительно на данные, отображаемые на панели оборудования.
