Холодные паяные соединения при пайке печатных плат часто проявляются в виде тусклых поверхностей паяных соединений, угла смачивания более 90 градусов и неполного покрытия краев площадок припоем, видимым при рентгеновском контроле. Обычно это связано со снижением активности флюса в паяльной пасте, невозможностью своевременной очистки окисленного остаточного слоя паяльной пасты на дне трафарета и недостаточным давлением размещения, которое не позволяет выводам компонента полностью контактировать с паяльной пастой. На производственной линии Jia Jinyuan Dongguan мы однажды столкнулись с этой проблемой в трех последовательных партиях устройств QFN, что в конечном итоге было установлено, что она вызвана падением давления печати на 12% из-за износа ракеля в сочетании с пиковой температурой третьей зоны оплавления, которая была на 8°C ниже стандартного значения.
Валики припоя чаще всего встречаются по бокам резисторов и конденсаторов 0201 и 0402 или под корпусом микросхемы. Их образование происходит не просто из-за слишком высокой скорости оплавления, а скорее из-за сочетания несоответствующего гранулометрического состава паяльной пасты (D90 > 28 мкм) и соотношения сторон отверстия трафарета менее 1,5, что приводит к разрушению паяльной пасты и ее разбрызгиванию на участки без контактных площадок в процессе извлечения из формы. In азотная среда: если содержание кислорода превышает 100 PPM, это еще больше усугубит окисление и агломерацию шариков припоя. Однажды мы протестировали различное натяжение трафарета с одной и той же паяльной пастой на линии Jia Jinyuan Hefei и обнаружили, что, когда натяжение было ниже 35 Н/см², частота появления валиков припоя увеличивалась в 3,7 раза.
Чрезмерное количество пустот обычно наблюдается в нижней части QFN и BGA с большой площадкой, особенно когда размер площадки превышает 3 мм × 3 мм и в конструкции отсутствуют тепловые переходы. In В таких случаях, если время над линией ликвидуса в профиле оплавления превышает 65 секунд или скорость охлаждения ниже 3°C/с, газ внутри припоя не может выйти вовремя, что приводит к образованию круглых пустот диаметром > 150 мкм в центре паяного соединения. После того, как линия Jia Jinyuan Suzhou увеличила чистоту азота с 99,99% до 99,999%, средняя площадь пустот BGA уменьшилась на 42%, но обязательным условием является одновременное изменение отверстий трафарета до ступенчатой конструкции для уменьшения объема паяльной пасты.
Планы улучшений должны реализовываться в виде полного комплекта. Например, для соединений холодной пайки на TSSOP с шагом 0,4 мм нельзя только регулировать температуру оплавления, но необходимо одновременно уменьшить толщину трафарета с 0,12 мм до 0,10 мм, увеличить угол ракеля с 55 ° до 62 °, стабилизировать температуру хранения паяльной пасты на уровне 22 ± 1 ° C и сократить время использования после вскрытия до 18 часов; в противном случае одноточечная оптимизация приведет к увеличению количества шариков припоя. Аналогично, при замене паяльной пасты на новую партию необходимо измерить величину изменения ее вязкости. Если показатель тиксотропности отклоняется от исходных параметров более чем на ±0,15, необходимо заново выполнить моделирование раскрытия трафарета и обновить коэффициент компенсации давления ракеля.
Все настройки параметров должны сопровождаться рентгеновским сканированием первого изделия в поперечном сечении и испытаниями на тягу после 50 циклов термического удара от -40°C до 125°C. Внутренние критерии приемки Jia Jinyuan заключаются в том, что усилие холодной пайки не должно быть ниже 85 гс, диаметр валика припоя не должен превышать 15% от расстояния между соседними контактными площадками, а общая площадь пустот должна контролироваться в пределах 12% от проектируемой площади паяного соединения. Любой элемент, не соответствующий техническим характеристикам, инициирует процедуру заморозки процесса, а выпуск разрешается только после завершения проверки FMEA с замкнутым контуром.
