Во время ночной смены в прошлую среду было произведено серийное производство трех последовательных партий автомобильных плат управления T-BOX для заказчика, разработанных для холодной пайки BGA-соединений. Уровень промахов AOI достигал 12%, а повторное рентгеновское тестирование показало, что 64% шариков припоя BGA имели пустоты, превышающие спецификации. Наше исследование поперечного сечения на месте подтвердило, что пустоты были сконцентрированы в верхней части паяных соединений, в то время как измеренная пиковая температура печи оплавления составила 238°C, а профиль показал, что время зоны выдержки составляло всего 65 секунд. На основании паспорта безопасности паяльной пасты мы обнаружили, что в этой партии использовалась высокотемпературная паяльная паста (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5, температура плавления 217–220°C), но номинальный верхний предел температуры корпуса BGA составлял всего 225°C. Это означает, что на участке пиковой температуры часть формовочной массы уже размягчилась и деформировалась, а при смачивании припой выдавился, образовав верхние пустоты. Это явление особенно типично при использовании высокотемпературной паяльной пасты с тонкими корпусами BGA. Основная причина не в неточной температуре печи, а в серьезном несоответствии типа паяльной пасты термостойкости устройства.
В то время производственная линия срочно снизила пик оплавления до 232°C и увеличила зону выдержки до 90 секунд. Хотя доходность этого сдвига восстановилась до 99,2%, на следующем утреннем заседании было обнаружено, что процент уничтожения MLCC вырос с 0,3 ‰ до 2,1 ‰. Поскольку среднетемпературная паяльная паста (Sn42/Bi58, температура плавления 138°C), если ее смешивать на исходной линии высокотемпературной паяльной пасты, имеет узкое окно активности и быстрое снижение вязкости, опадение происходит в течение 30 минут после печати. Конструкция отверстия трафарета не была компенсирована системой с низкой температурой плавления, что привело к застреванию паяльной пасты между выводами QFP с мелким шагом. Во время оплавления дисбаланс поверхностного натяжения непосредственно поднимал компоненты. Риск смешанной линии практически неизбежен, если параметры калибровки трафарета, ракеля и SPI не были тщательно очищены во время смены линии.
Фундаментальное решение должно начинаться с контроля материалов у источника. Мы установили RFID-сканирующие замки в зоне выдачи паяльной пасты, привязывая каждую банку паяльной пасты к ее модели, температуре плавления, списку применимых устройств и соответствующему номеру профиля печи. Операторы не могут открыть холодильный шкаф для паяльной пасты без сканирования соответствующего профиля. В то же время управление сроком службы трафарета было изменено с «подсчета по количеству использований» на «подсчет по типу паяльной пасты». После того, как один и тот же трафарет используется для непрерывной печати высокотемпературной паяльной пастой на более чем 20 000 платах, его принудительно выводят на кислотную очистку. Если среднетемпературную паяльную пасту заменить на промежуточную, ее сразу же утилизируют, поскольку остатки Bi будут загрязнять границы зерен последующих высокотемпературных паяных соединений, увеличивая скорость распространения микротрещин после термоциклирования в 3,7 раза. Эти данные взяты из нашего сравнительного теста ускоренного старения 12 поставщиков в прошлом году, а не из теоретических расчетов.
Профилактические мероприятия должны быть встроены в ежедневный производственный ритм. In В дополнение к ежедневной ежедневной проверке SPI первого изделия наблюдайте за морфологией частиц паяльной пасты под 10-кратным микроскопом. Высокотемпературная паяльная паста должна иметь равномерный металлический блеск и острые края; если появляется нечеткое диффузное отражение, это указывает на то, что флюс гидролизовался и вышел из строя. При использовании среднетемпературной паяльной пасты проверьте, не выпали ли усы Bi; если да, немедленно прекратите использование всей партии. Каждую пятницу во второй половине дня проводите измерение фиксированного профиля печи с помощью контрольной платы, но необходимо использовать композитную плату с фактической толщиной печатной платы и меди; стандартная алюминиевая подложка запрещена. Поскольку разница теплоемкости между толщиной меди FR4 0,8 мм и толщиной 2 унции может привести к отклонению измеренной пиковой температуры на ± 4,3 ° C, этой погрешности достаточно, чтобы привести паяные соединения SnBi в полурасплавленное состояние и потерять механическую прочность. На всей паяльной пасте должно быть указано время открытия и запись о температуре/влажности после открытия. Высокотемпературная паяльная паста, срок службы которой превышает 12 часов при температуре 25°C, и среднетемпературная паяльная паста, срок службы которой превышает 8 часов, считаются просроченными. Даже если они не имеют аномального внешнего вида, их запрещено использовать в автомобильной продукции. Это была позиция NC, выданная во время аудита, проведенного немецким поставщиком уровня 1 в прошлом году; после исправления мы не получали подобных отчетов о несоответствии.
В прошлом месяце производственная линия перешла на новую марку среднетемпературной паяльной пасты. Поставщик заявил об увеличении активности на 30%, но в течение двух дней подряд коэффициент смещения шариков припоя чипа QFN превышал 5%. Мы разобрали смеситель и обнаружили, что зазор ракеля был отрегулирован до 0,15 мм, что намного превышает 0,08–0,10 мм, необходимые для этой паяльной пасты. Чрезмерная сила сдвига разбила фазу Bi на наночастицы, которые аномально агрегировали на краю паяного соединения во время оплавления, образуя хрупкий слой, богатый Bi. Рентгеноэнергетический спектральный анализ подтвердил, что содержание Bi на краю смещенного паяного соединения достигло 82,6%, тогда как нормальное значение должно быть ниже 65%. Таким образом, все параметры смешивания паяльной пасты теперь зафиксированы в системе MES, и операторы не могут изменять их вручную. Каждое переключение должно быть удаленно разблокировано инженером-технологом, а новые параметры должны загружаться синхронно. Это жесткое ограничение в десять раз более эффективно, чем обучение.
