1. Модель паяльной пасты должна строго соответствовать диаметру шарика припоя BGA. Например, при использовании шариков припоя диаметром 0,3 мм, если выбрана высокоактивная паяльная паста типа RMA с низкой вязкостью, перед оплавлением весьма вероятно возникновение разрушения или отклонения. Контраст In в сочетании со средней активностью, хорошей тиксотропностью, не требующей очистки паяльной пастой может поддерживать стабильный профиль после печати, одновременно балансируя способность удаления оксидной пленки и остаточную управляемость.

2. Толщина трафарета обычно выбирается 0,12 мм или 0,15 мм. Если шаг контактной площадки BGA составляет менее 0,8 мм, необходимо использовать трафарет с лазерной гравировкой и электрополировкой; в противном случае заусенцы на кромках приведут к растеканию паяльной пасты по бокам, что, в свою очередь, приведет к замыканию соседних шариков припоя. Особенно на устройствах CSP с шагом 0,4 мм частота рецидивов этой проблемы достигает более 73%.

3. Размер апертуры установлен на уровне 92–96 % диаметра колодки. Если верхнее предельное значение 96% будет принято единообразно, это может улучшить качество монтажа первичного шарика, когда окисление поверхности контактной площадки незначительное, а плоскостность печатной платы лучше ±25 мкм. Однако для плат с неравномерной толщиной слоя иммерсионного золота, полученного методом химического никелирования, или с короблением платы FR4 >0,75 мм, локальный избыток паяльной пасты приведет к оплавлению сфер или увеличению количества пустот.

4. Угол швабры устанавливается в диапазоне от 55° до 65°. Чрезмерно малый угол приведет к недостаточному заполнению паяльной пастой, а слишком большой угол усугубит износ трафарета и вызовет разбрызгивание паяльной пасты при экструзии. Однажды мы испытали подряд три партии соединений холодной пайки с шаровыми креплениями BGA на одной линии по производству медицинского оборудования из-за длительного использования ракеля с углом 68°; после замены его ракелем с углом наклона 62° выход увеличился с 89,3% до 99,1%.

5. The printing speed is controlled within the range of 25mm/s to 40mm/s. Скорость ниже 25 мм/с легко приводит к тому, что паяльная паста остается в отверстии трафарета слишком долго, высыхает и образует пленку, а скорость выше 40 мм/с приводит к снижению скорости переноса паяльной пасты. Особенно в зимних мастерских с относительной влажностью окружающей среды ниже 30% необходимо одновременно активировать блок постоянной температуры и влажности паяльной пасты и сократить интервал печати на одной плате.

6. The heating rate In the Reflow Soldering preheating zone should be maintained at 1.0℃/s to 1.5℃/s. Скорость ниже 0,8 ℃/с приведет к предварительной карбонизации канифольного компонента во флюсе, тогда как скорость выше 1,8 ℃/с приведет к тому, что металлические частицы в паяльной пасте вступят в стадию пропитки до того, как они успеют смочить контактные площадки, что в конечном итоге приведет к плохой сферичности шариков припоя и недостаточной высоте подъема припоя.

7. Температура зоны выдержки устанавливается в диапазоне от 150 до 165 ℃, а время регулируется в диапазоне от 90 до 120 секунд. Чрезмерно короткое время приведет к тому, что органический носитель не полностью разложится и останется на границе раздела, а слишком длительное время ускорит окисление слоя никелевого покрытия. Когда мы протестировали различные комбинации толщин Ni/Au, мы обнаружили, что, когда толщина никеля составляла <120 мкм, а время выдержки превышало 135 с, вероятность прерывистого роста слоя IMC увеличивалась на 41%.

8. Пиковая температура оплавления должна быть на 20–25 ℃ выше температуры ликвидуса используемой паяльной пасты. Например, температура ликвидуса паяльной пасты SAC305 составляет 217 ℃, поэтому пиковую температуру необходимо установить на уровне 237–242 ℃. Если установить только температуру 230 ℃, хотя термическое напряжение можно уменьшить, угол смачивания шарика припоя обычно составляет >45°, а рентгеновский контроль показывает, что уровень пустот превышает стандарт на 58%.

9. Время пребывания в зоне оплавления должно составлять от 45 до 65 с. Insufficient time will cause the internal Sn-Pb eutectic structure of the solder ball to not be completely rearranged, while excessively long time will aggravate the precipitation of brittle Cu6Sn5 phases. We found In the rework of a certain base station main control BGA that the fracture rate of solder joints with a 72s post-peak residence time was 3.2 times higher than that of the standard 60s group after 500 cycles of -40℃ thermal shock.

10. Скорость охлаждения должна контролироваться в диапазоне от 2,5 ℃/с до 4,0 ℃/с. A rate lower than 2.0℃/s easily forms a coarse grain structure and reduces fatigue resistance, while a rate higher than 4.5℃/s may induce solder ball microcracks. An automotive electronics customer once adjusted the cooling section fan air pressure from 0.35MPa to 0.42MPa for this reason, increasing the thermal cycle life of BGA solder joints to over 1200 cycles.

11. Оплавление должно быть завершено в течение 4 часов после установки шара. Для плат, не подвергавшихся обработке более 6 часов, необходимо повторно очистить трафарет и повторно напечатать паяльную пасту; в противном случае улетучивание растворителя в паяльной пасте приведет к увеличению вязкости, увеличению силы отрыва от печати, а измеренный процент неудач при отрыве вырастет с нормальных 3% до 27%.

12. Категорически запрещается смешивать BGA-устройства с шариками припоя разного диаметра в одной печи оплавления. Например, если шарики припоя φ0,3 мм и φ0,5 мм припаиваются в одной печи, маленькие шарики расплавятся и разрушатся заранее из-за низкой теплоемкости, в то время как большие шарики не будут полностью смочены, что в конечном итоге приведет к разбросу высоты паяного соединения всей платы >35 мкм, а уровень ошибочных оценок AOI увеличится до 19%.