В 3 часа ночи производственная линия внезапно сработала и остановилась. Компания AOI непрерывно фиксировала устройства в корпусе QFN48 с резким ростом уровня дефектов мостовых соединений до 12%. Мы сразу же отключили линию, вынули платы и осмотрели их под стереомикроскопом. Мы обнаружили остатки паяльной пасты между контактными площадками, а также очевидные следы паяльной пасты в соответствующих местах на трафарете. Это указывает на то, что паяльная паста не успела разрушиться под действием сдвига ракеля, и непосредственной причиной этого была низкая вязкость. Паяльная паста в тот день была извлечена из холодильника и использована на машине без достаточного восстановления температуры, в результате чего фактическая вязкость оказалась на 35 % ниже номинального значения, что намного ниже рекомендуемого диапазона 220±30 Па·с для этой модели.
Во время аварийных работ на месте мы не сразу заменили материал. Вместо этого мы сначала поместили банку с паяльной пастой в камеру с постоянной температурой 25°C и оставили на 45 минут. Одновременно мы отрегулировали угол ракеля печатной машины с 60° до 65° и снизили давление ракеля с 5,2 кг до 4,6 кг. После того, как с помощью вискозиметра было измерено, что кажущаяся вязкость паяльной пасты выросла до 218 Па·с, мы возобновили производство. Первая проверка статьи показала, что коэффициент мостового соединения упал до 0,3%. Однако на этом этапе мы должны одновременно уведомить склад о приостановке распределения той же партии паяльной пасты и начать отслеживание партии, поскольку этот номер партии имел недостаточное восстановление при низких температурах в течение трех недель подряд.
Фундаментальное решение должно проникнуть в управление полным жизненным циклом паяльной пасты. Цепочка контроля температуры от выхода паяльной пасты до работы машины не может зависеть от опыта оператора. Мы установили регистратор температуры со звуковой и визуальной сигнализацией на выходе холодильника, установив, что температура поверхности паяльной пасты должна составлять ≥20°C на выходе, прежде чем ее можно будет сканировать и выпустить. Тем временем в систему подачи печатной машины был добавлен модуль компенсации вязкости в режиме реального времени. Когда он обнаруживает, что сопротивление прокачке паяльной пасты падает ниже порогового значения, он автоматически снижает скорость ракеля на 0,8 мм/с и напоминает о необходимости добавить разбавитель флюса. Это изменение стабилизировало выход при первом проходе печати микросхем с мелким шагом выше 99,7% в следующие три месяца, а значение CPK увеличилось с 0,91 до 1,42.
Ключом к долгосрочной профилактике является разрыв связи между поставщиками паяльной пасты и производственными процессами. Мы требуем, чтобы каждая партия паяльной пасты при поставке сопровождалась измеренным графиком реологической кривой, показывающим предел текучести и индекс тиксотропности при двух рабочих условиях: 25°C/50°C. Когда предел текучести определенной партии паяльной пасты при 50°С ниже 85 Па, это расценивают как недостаточную высокотемпературную стабильность. Такая паяльная паста категорически запрещена для мелкой стружки с шагом менее 0,4 мм. По этой причине в прошлом году были забракованы две партии отечественной паяльной пасты. Хотя стоимость закупок увеличилась на 3,2%, степень пайки разомкнутой цепи устройств QFP100 снизилась с 0,8‰ до 0,12‰.
Наиболее игнорируемым фактором в мастерской является влияние ослабления натяжения трафарета на скорость переноса паяльной пасты. При печати одной и той же паяльной пасты на новом трафарете и на старом, использовавшемся 3000 раз, фактическое отклонение припоя может достигать 18%. Поэтому мы изменили срок службы трафарета с фиксированного 5000 раз на динамический мониторинг. После каждой очистки для фактического измерения используется лазерный измеритель натяжения. Если значение натяжения ниже 38 Н/см², трафарет необходимо утилизировать. Это действие снизило стандартное отклонение уровня пустот в устройствах с шагом шарика BGA0,8 мм на 40%. Параметры вязкости паяльной пасты должны быть привязаны и откалиброваны с текущим состоянием трафарета; никогда не применяйте новые параметры трафарета к изготовлению старого трафарета.
Наконец, нам нужно исправить распространенное заблуждение. Многие инженеры считают, что чем дольше время перемешивания паяльной пасты, тем лучше. In На самом деле, чрезмерное перемешивание повредит оксидную пленку на поверхности частиц металлического порошка и приведет к преждевременному разложению активных компонентов флюса. В ходе проверки Министерства энергетики мы обнаружили, что для системной паяльной пасты Sn96.5Ag3.0Cu0.5 после механического перемешивания, превышающего 120 секунд, скорость снижения вязкости увеличивается в 2,3 раза. Поэтому все смесители паяльной пасты теперь оснащены электронным устройством блокировки времени, которое автоматически отключает питание по истечении времени. Около 27% неисправностей паяных перемычек могут быть связаны с сверхурочным перемешиванием, вызванным деятельностью человека. Улучшение этой детализации может увеличить производительность пайки чипов с мелким шагом при первом проходе как минимум на 0,6 процентных пункта.
