На реальных производственных линиях мы наблюдали, что если паяльная паста сразу же поступает в пайку оплавлением после печати, минуя этап предварительной сушки, часто возникают остатки нитей паяльной пасты в нижней части трафарета и блестящие гелеобразные скопления вдоль кромки ракеля. На самом деле это аномальная адгезия, вызванная неполной предварительной миграцией растворителя во флюсовой системе. Как только скорость цепи снижается до 1,2 м/мин и активируется зона предварительной сушки горячим воздухом при температуре 70°C, сохранение формы напечатанной паяльной пасты значительно улучшается. Однако если температура поднимется выше 85°C и время выдержки превысит 45 секунд, на некоторых бессвинцовых паяльных пастах образуется пленка на поверхности и микротрещины, видимые под микроскопом, что указывает на частичное сшивание канифольной смолы.
Сравнительные испытания, проведенные JiaJinYuan на заводе в Дунгуане, показали, что при использовании той же печатной паяльной пасты SAC305 при одинаковых условиях натяжения трафарета и давления ракеля коэффициент вариации толщины печати для группы без предварительной сушки достигал 12,7%, тогда как коэффициент вариации упал до 6,3% после предварительной сушки при 75°C в течение 30 секунд. Эта разница напрямую отражается на частоте ложных срабатываний AOI, которая снизилась на 38% в последней группе, при этом особенно значительно улучшилась стабильность покрытия контактных площадок для компонентов корпуса 0201. Однако температура хранения паяльной пасты должна регулироваться синхронно; в противном случае, если паста будет извлечена из холодильного хранилища и запущена в производство без достаточного температурного равновесия, предварительная сушка вместо этого усугубит конфликт между конденсированной влагой и выделением флюса.
Однажды мы пренебрегли эффектом связи между высыханием паяльной пасты и влажностью окружающей среды и столкнулись с увеличением заусенцев по краям отверстий трафарета после печати паяльной пастой в течение трех дней подряд в сезон сливовых дождей, при этом хвосты флюса под увеличительным стеклом выглядели зазубренными. Позже мы заставили влажность на входе предварительной сушки контролироваться ниже 45% относительной влажности с 65% относительной влажности и точно настроили скорость ветра в секции сушки с 1,8 м/с до 1,3 м/с, после чего явление заусенцев сразу исчезло. Это показывает, что сушка паяльной пасты — это не простой процесс нагрева, а результат синергетического взаимодействия температуры, скорости ветра и влажности; дисбаланс любого одного фактора приведет к отклонению времени тиксотропного восстановления напечатанной паяльной пасты от технологического окна.
Клиент сообщил о большом количестве дефектов на компонентах QFN после оплавления. В ходе устранения неполадок на месте мы обнаружили, что их зона предварительной сушки была настроена на постоянную температуру 90°C, а паяльная паста оставалась при комнатной температуре более 6 часов после открытия, а на поверхности пасты уже образовалась мягкая оксидная пленка. На этом этапе высокотемпературная сушка ускорила пассивацию поверхностного оловянного порошка, в результате чего напечатанная паяльная паста не смогла равномерно распределиться внутри отверстий трафарета, что привело к неравномерному распределению объема припоя. В конечном итоге отклонение произошло на ранней стадии оплавления, вызванное разницей поверхностного натяжения. После перехода на режим динамического нагрева до 70°C и строгого соблюдения правила использования открытой паяльной пасты в течение 2 часов процент образования надгробий снизился с 1,8% до 0,07%.
Во время отладки производственной линии нельзя сосредоточиться только на отображаемом значении температуры предварительной сушки; также необходимо следить за тем, чтобы расстояние между соплами горячего воздуха и поверхностью печатной платы сохранялось на уровне 45±3 мм. Отклонение расстояния, превышающее 5 мм, приведет к локальному пересушиванию или недосушиванию, что, в свою очередь, приводит к неравномерной степени высыхания паяльной пасты для компонентов BGA и 0402 на одной плате. Эта неравномерность проявляется при рентгеновском контроле как 22%-ное колебание пустот в шариках припоя BGA, в то время как углы смачивания паяного соединения 0402 обычно слишком велики. Основная причина заключается во внутренней разнице в скорости термического отклика напечатанной паяльной пасты для площадок разных размеров, которую необходимо устранять за счет компенсации градиента скорости ветра, а не одноточечного контроля температуры.
