При рассмотрении проблемы пакетного соединения холодной пайкой устройств BGA с шагом 0,4 мм мы заметили под микроскопом, что объем паяльной пасты на контактных площадках был значительно недостаточным. При толщине трафарета 100 мкм и размере апертуры всего 0,32 × 0,32 мм соотношение его площади упало ниже признанного в отрасли порога безопасности 1,5. На этом этапе, даже когда давление ракеля было доведено до 0,45 МПа и скорость снижена до 40 мм/с, паяльная паста все еще с трудом могла полностью заполнить отверстия, поскольку сама паяльная паста имела высокую вязкость и низкий тиксотропный индекс, что не позволяло ей быстро терять текучесть под действием сдвигающей силы.
Чтобы решить эту проблему, вместо непосредственной переработки трафарета мы одновременно запустили три меры вмешательства на месте. Во-первых, мы заменили паяльную пасту на модель средней и высокой активности с индексом тиксотропии ≥6,8 и вязкостью 750 Па·с при 10 об/мин, что облегчает ее сплющивание и растекание в момент прохождения ракеля. Во-вторых, мы точно настроили скорость печати с 40 мм/с до 35 мм/с и одновременно снизили скорость извлечения из формы до 5 мм/с, увеличив время пребывания паяльной пасты в отверстиях трафарета и повысив эффективность переноса. Наконец, мы изменили угол ракеля с 60° на 55°, что не только предотвращает чрезмерное сжатие, которое могло бы соскоблить паяльную пасту, но также обеспечивает достаточную силу прижима вниз, чтобы позволить паяльной пасте преодолеть трение о стенку отверстия и полностью заполнить его.
В ходе проверки мы обнаружили, что при соотношении сторон отверстий трафарета менее 1,2 одна лишь оптимизация параметров уже не может принципиально решить проблему недостаточного объема паяльной пасты. Необходимо совместно с производителем трафарета просмотреть логику компенсации площадок в исходных данных Gerber, чтобы подтвердить, были ли апертуры искусственно уменьшены из-за неправильной компенсации смещения паяльной маски. В то же время проверьте, не превышает ли шероховатость стенки отверстия после лазерной резки 0,8 мкм, поскольку заусенцы значительно увеличивают сопротивление отслаиванию паяльной пасты, и даже распалубка с помощью струи азота не будет иметь на этом этапе большого эффекта.
Фактические данные о работе производственной линии показывают, что после выполнения вышеуказанных корректировок значение CV объема паяльной пасты при проверке SPI сократилось с 18,7% до 9,3%, а частота сигналов тревоги о пропущенной пайке AOI для двух последовательных партий, в общей сложности 1200 плат PCBA, упала с 4,2% до 0,3%. Это указывает на то, что улучшенная стабильность объема паяльной пасты напрямую приводит к существенному улучшению выхода пайки при первом проходе, а не зависит исключительно от последующих процессов оплавления для компенсации.
Особенно важно отметить, что если один и тот же трафарет имеет как микроапертуры менее 0,3 мм, так и большие площадки более 1,2 мм, один и тот же набор параметров ракеля не должен использоваться одинаково. Сегменты печати необходимо разделить по площади; в противном случае объем паяльной пасты в областях с малыми отверстиями будет оставаться постоянно низким, в то время как в областях с большими отверстиями могут образовываться шарики припоя. Это ключевая деталь, которую многие инженеры упускают из виду.
