В течение трех месяцев подряд, отслеживая выпуск корпусов 28-нм FPGA на нашей производственной линии, мы обнаружили, что чрезмерные пустоты в BGA (соотношение площадей >25% по стандарту IPC-7095B класса 2) непосредственно привели к тому, что процент неудачных испытаний FT при единичной партии подскочил до 1,7%. После перехода на паяльную пасту с системой медленного высвобождения активной органической кислоты среднее значение пустот снизилось с 31,2% до 19,6%. Это улучшение связано с основной способностью материала паяльной пасты вмешиваться в динамику выхода пузырьков, а не с тем, что его можно решить, просто полагаясь на оптимизацию профиля оплавления.
Эта паяльная паста предназначена для вторичной доработки BGA автомобильной и медицинской электроники. Его основное преимущество заключается в носителе флюса, в котором используется разветвленное производное канифоли. Температура начала термического разложения на 42°C выше, чем у обычной канифоли, а пик экзотермы отстает на 18 секунд. Это приводит к тому, что окно испарения растворителя сильно перекрывается с периодом сохранения сферичности оловянного порошка. Измеренная осадка после печати составляет <8,3 мкм, а толщина оксидной пленки перед оплавлением стабильно контролируется на уровне 1,2 ± 0,3 нм, что позволяет избежать образования скоплений микропор, образующихся традиционной паяльной пастой на этапе предварительного нагрева, когда преждевременное кипение флюса разрывает интерфейс интерметаллического соединения.
Еще одним ключевым преимуществом является добавление 0,018 мас.% микролегирующего элемента никеля в систему сплавов Sn96,5Ag3,0Cu0,5. Это не только снижает кажущуюся вязкость жидкой паяльной пасты при 245°C с 860 сП до 690 сП, но и снижает градиент поверхностного натяжения в расплавленном состоянии на 22%. Это означает, что на этапе образования шейки шарика припоя BGA пузырьки с большей вероятностью будут мигрировать вверх вдоль фронта смачивания, а не задерживаться в нижней части паяного соединения. Данные массового производства с главной панели управления ADAS показывают, что этот состав снижает частоту возникновения донных пустот на 57%, а размеры пустот концентрируются в необнаружимом диапазоне ниже 25 мкм.
Третье преимущество связано со сверхузким контролем распределения частиц по размерам с D50 = 22,4 мкм и интервалом <1,12. Благодаря двухрежимному замкнутому контуру с обратной связью: лазерная дифракция + распознавание изображений, 99,2% частиц оловянного порошка гарантированно соответствуют требованиям IPC J-STD-005 класса 4. Это напрямую увеличивает степень заполнения печати до 98,7% и увеличивает использование апертуры трафарета на 13 процентных пунктов. Когда клиент использовал трафарет толщиной 75 мкм на BGA с шагом 0,4 мм, стандартное отклонение площади пустот сузилось с ±6,8% до ±2,3%, что указывает на то, что консистенция материала оказывает сильное ингибирующее воздействие на крошечные дефекты перекрытия контактной площадки.
Применимые сценарии сосредоточены на корпусах BGA высокой плотности с диаметром шариков припоя ≤0,3 мм и соотношением диаметра контактной площадки к зазору <1,3, специально адаптированных для подложек FR4, обработанных OSP, и печатных плат ENIG с иммерсионным золотом. In При массовом производстве определенного основного модуля управления вентилятором эта паяльная паста по-прежнему может поддерживать степень пропускания пустот 99,1% в окне щадящего оплавления с максимальной температурой 238±2°C и временем выше ликвидуса 62±5 секунд, в то время как конкурирующие продукты в тех же условиях имеют чрезмерную степень пустотности 34%.
При выборе необходимо проверить, составляет ли крутизна потери массы в диапазоне 200–250°C кривой ТГА паяльной пасты <0,12%/°C. Этот параметр напрямую отражает мягкость термического разложения компонентов флюса; чрезмерный наклон приведет к внезапному выделению газа на этапе замачивания. В то же время необходимо подтвердить, составляет ли значение энтальпии плавления в протоколе испытаний ДСК, предоставленном производителем, ≥48 Дж/г. Значение ниже этого порога указывает на сильное окисление поверхности металлического порошка или сегрегацию сплава. При входном контроле однажды была обнаружена партия со значением энтальпии 45,3 Дж/г, а средний процент пустот после выхода в онлайн-режим взлетел до 39,5%. Наконец, необходимо фактически измерить скорость изменения вязкости паяльной пасты после 4 часов открытия при температуре окружающей среды 25°C и относительной влажности 60%. Если оно превышает 15 %, это означает, что система тиксотропных добавок неисправна, что приведет к появлению заусенцев на кромках печатной платы и накоплению пустот вдоль кромки контактной площадки.
