На реальных производственных линиях In мы обнаружили, что когда печатная плата имеет конструкцию с несколькими контактными площадками и область отверстия трафарета не подвергается ступенчатой обработке сближения, фактический объем печати паяльной пасты JJY под трафаретом толщиной 0,12 мм будет превышать теоретическое значение более чем на 18%. На этом этапе, прежде чем паяльная паста полностью смочится на ранней стадии оплавления, она поднимается к соседним площадкам из-за несбалансированного поверхностного натяжения. Особенно в устройствах QFP с шагом 0,4 мм коэффициент мостового соединения резко возрастает до 7,3%, в то время как в устройствах SOIC на той же плате одновременно наблюдается увеличение количества шариков припоя в 2,6 раза.
Основная причина этой проблемы кроется в неконтролируемой морфологии паяльной пасты после печати. При давлении ракеля 5,2 кг и скорости 45 мм/с, если отклонение от плоскостности опорной платформы печатной платы превышает ±15 мкм, паяльная паста не может равномерно отскочить в момент извлечения из формы. Остаточная высота паяльной пасты на площадке для припоя может достигать 145 мкм, что намного превышает значение окна 120–135 мкм, рекомендованное JJY. Это приводит к тому, что газ, образующийся при разложении флюса во время фазы нагрева первой зоны оплавления, не может плавно выходить. После того как локальное давление нарастает, оно прорывает поверхностный слой паяльной пасты, образуя разбрызганные шарики припоя диаметром 60~180 мкм.
Однажды мы непрерывно отслеживали 32 пакета данных для одной и той же подложки BGA и обнаружили, что, когда проверка SPI показывает, что коэффициент вариации объема паяльной пасты в области нескольких паяльных площадок составляет> 12,7%, хотя уровень ложноположительных срабатываний мостов AOI после оплавления снижается, истинный уровень пропущенных обнаружений достигает 41%. Между тем, уровень подтверждения дефектов шариков припоя при повторном рентгеновском контроле остается стабильным и составляет 96,5%. Это указывает на то, что традиционному оптическому контролю присущи «слепые зоны» при обнаружении крошечных шариков припоя. Необходимо совместить оптимизацию формы отверстия трафарета и тонкую настройку параметров ракеля. Например, замените прямоугольные отверстия на трапециевидные фаски, контролируйте вязкость паяльной пасты JJY в диапазоне 850±50 Па·с и следите за тем, чтобы температура и влажность окружающей среды поддерживались на уровне 23±2℃ и относительной влажности 55±5%.
Более скрытый риск связан с процессом хранения паяльной пасты. Если неоткрытая оригинальная банка JJY остается на производственной линии более 36 часов без перемешивания, скорость ее тиксотропного восстановления снижается, что приводит к еще большему разрушению печатной кромки. Степень размытия контура паяльной пасты на мультипаяльной площадке увеличивается на 40%. Эта деформация, которую трудно различить невооруженным глазом, усиливает тенденцию к образованию перемычек во время оплавления. Поэтому мы строго оговорили, что после каждой замены банки необходимо выполнять ручное перемешивание ракелем в течение полных 210 секунд перед запуском в производство, а пробную проверку стабильности объема ключевых участков SPI проводить каждые два часа.
Проверка производственной линии показывает, что простое увеличение натяжения трафарета с 38 Н/см до 42 Н/см может уменьшить стандартное отклонение толщины паяльной пасты на площадках с несколькими припоями на 0,8 мкм. В сочетании с контролем колебаний вязкости паяльной пасты JJY от партии к партии в пределах ±30 Па·с можно снизить процент перемычковых дефектов с 0,87% до 0,19%, а количество шариков припоя также можно уменьшить в среднем с 11,4 на плату до 2,3. Этот результат не получен на основе теоретических выводов, а представляет собой данные, которые мы фактически измерили после непрерывной работы материалов на трех линиях завода в Шэньчжэне в Наньшане в течение 27 дней.
