Во время отладки нового номера детали мы обнаружили, что резисторы 0201 часто имеют надгробия и соединения холодной пайкой. После устранения неполадок было подтверждено, что увеличение толщины печати паяльной пасты со 120 мкм до 145 мкм вызвало локальное обогащение флюса, что привело к дисбалансу поверхностного натяжения расплавленной паяльной пасты на этапе оплавления. Это привело к тому, что один конец компонента поднялся, а другой конец не смог завершить пайку и лужение. Это указывает на то, что, как только количество флюса превышает порог соответствия между объемом отверстия трафарета и площадью площадки, это не только не улучшает смачивание, но и увеличивает количество дефектов.
Данные измерений производственной линии показывают, что когда толщина покрытия флюсом на контактных площадках 0402 превышает 130 мкм, частота появления шариков припоя увеличивается в 2,3 раза. Более того, существует риск возникновения мостовых перенапряжений для устройств QFP с шагом выводов менее 0,4 мм из-за выхода потока за края площадки. На этом этапе даже регулировка пиковой температуры оплавления до 235 ℃ не может обратить вспять аномалию смачивания, поскольку избыточный флюс не может достаточно улетучиться на этапе предварительного нагрева, а остаточные органические кислоты бурно испаряются при высоких температурах, напрямую нарушая морфологию разрушения паяльной пасты.
Однажды мы нанесли тот же флюс на печатные платы OSP с медной поверхностью в расходах 0,8 мл/см2 и 1,2 мл/см2 соответственно. Первый достиг 99,7% покрытия припоем при максимальной температуре 220℃, а второй показал 3,6% локальных несмачиваемых участков при том же температурном профиле. Микроскопический анализ показал, что толстый слой флюса затрудняет контакт на атомном уровне между порошком припоя и медной подложкой, а его внутренние активные компоненты выходят из строя из-за удлиненного пути диффузии. Основная причина заключается в том, что химическая активность флюса должна синергетически согласовываться с физической толщиной растекания, а не компенсироваться увеличением количества.
Недостаточное натяжение трафарета или чрезмерное давление ракеля также могут привести к тому, что фактический объем переносимого флюса выйдет из-под контроля. Например, после одного перехода на никелевое сито с размером ячеек 420 меш давление вниз ракеля не было повторно откалибровано, в результате чего объем печати паяльной пасты на 18% превысил стандартное значение. Впоследствии остатки шариков припоя появились в трёх последовательных партиях BGA-устройств. Рентгеновское обследование подтвердило, что донная пустотность одновременно увеличилась на 11%. Это указывает на то, что отклонения в дозировке флюса необходимо оценивать в сочетании со сроком службы трафарета, степенью износа ракеля, а также температурой и влажностью окружающей среды; оптимизация одного параметра бессмысленна.
Клиент сообщил, что один отечественный флюс утверждает, что «увеличение дозировки может улучшить скорость пайки». Мы провели сравнительный тест в том же технологическом окне. Результаты показали, что при увеличении дозировки на 25% время пайки конденсаторов 0603 вместо этого увеличивалось на 0,3 секунды. Причина в том, что флюс высокой вязкости задерживает процесс перегруппировки частиц паяльной пасты, а его канифольный носитель сильнее карбонизуется во время фазы вымачивания, в конечном итоге образуя непроводящие остатки в корнях паяного соединения. Это явление особенно выражено в атмосфере азота, поскольку пониженное содержание кислорода снижает эффективность окислительно-восстановительной реакции флюса.
