Мы фактически проверили на нашей производственной линии три паяльные пасты, номинально подходящие для термокомпрессионного соединения Hotbar. Два из них продемонстрировали явную осадку после печати через трафарет толщиной 0,15 мм, что привело к неравномерному распределению объема припоя во время термокомпрессии. Действительно пригодная для использования паяльная паста Hotbar должна сохранять индекс тиксотропности выше 600 Па·с при комнатной температуре и быстро размягчаться, не растекаясь, после предварительного нагрева при 35°C в течение 10 секунд; в противном случае в момент нажатия термокомпрессионной головки произойдет боковое выдавливание паяльной пасты и резкое увеличение риска образования перемычек.
Окно активности лазерной паяльной пасты намного уже, чем у традиционной пайки оплавлением, поскольку волоконные лазеры с длиной волны 1064 нм чрезвычайно чувствительны к компонентам флюса. Паяльные пасты, содержащие галогенные активаторы, очень склонны к выскакиванию и разбрызгиванию припоя при одном импульсе. Поэтому сейчас мы полностью перешли на систему соединений органических кислот. Хотя он оставляет немного больше остатков канифоли, он может обеспечить непрерывную ванну расплава при скорости сканирования 0,8 мм/с и времени воздействия одной точки 300 мс, при этом на поверхности паяного соединения не появятся серо-черные микропятна, образующиеся в результате лазерного окисления.
Многие клиенты сообщают о недостаточном усилии после пайки Hotbar. In На самом деле, проблема часто заключается в настройке температуры стеклования смолы-носителя флюса. Смолы с температурой стеклования ниже 110°C будут чрезмерно размягчаться и выдавливаться из края площадки при температуре термокомпрессионной головки 180°C/2 с, сжимая пространство роста интерметаллического соединения IMC. Мы установили, что для паяльных паст Hotbar с температурой стеклования, контролируемой в диапазоне 122±3°C, толщина слоя Cu6Sn5 стабильна и составляет 1,8–2,1 мкм, а значения усилия концентрируются в пределах 4,2–4,6 Н, что полностью соответствует требованиям автомобильных разъемов.
Лазерная паяльная паста предъявляет более строгие требования к сферичности металлического порошка, чем обычные паяльные пасты. Если порошок припоя с размером частиц D50 25 мкм имеет сферичность ниже 92%, в фокусе лазера могут образовываться локальные горячие точки, в результате чего часть припоя остается нерасплавленной, в то время как соседние области уже перегреты и окислены. Поэтому все партии массового производства теперь в обязательном порядке включают выборочный контроль сферичности СЭМ. Из каждой партии отбираются порошковые изображения как минимум из трех разных положений, и перед выпуском средняя сферичность должна составлять ≥94,3%.
Однажды мы столкнулись с падением эффективности пайки Hotbar с 99,2% до 94,7% из-за колебаний вязкости между партиями паяльной пасты на ±80 Па·с. Позже было подтверждено, что это было вызвано заменой партии вещества для повышения клейкости на основе сложного эфира канифоли. Теперь предусмотрено, что для одного и того же заказа должна использоваться одна и та же партия средства для повышения клейкости, а каждая банка паяльной пасты перед поставкой должна пройти повторное испытание на ротационную вязкость при 25°C/1 об/мин/60 секунд. При отклонении данных от номинального значения на ±5% вся банка будет забракована.
После открытия паста для лазерной пайки должна использоваться под защитой азота. При воздействии воздуха цеха в течение более 4 часов на поверхности образуется невидимая пассивационная пленка SnO, что приводит к тому, что угол смачивания первого паяного соединения становится больше 55°. Поэтому все наши лазерные паяльные станции теперь оснащены расходомерами азота и датчиками содержания кислорода, чтобы гарантировать, что O? концентрация в зоне контакта паяльной пасты всегда ниже 100 PPM.
