На реальных производственных линиях мы обнаружили, что кислотное число паяльной пасты напрямую определяет ее способность удалять поверхностные оксидные слои меди и уровень ионного загрязнения в остатках после пайки. При контакте с печатными платами, обработанными OSP, или резисторами 0201 с посеребренными контактами, низкокислотная нейтральная паяльная паста часто демонстрирует плохое смачивание и повышенную скорость холодных паяных соединений. После перехода на слабокислотную паяльную пасту с кислотным числом 0,8~1,2мгКОН/г количество шариков припоя уменьшилось более чем на 40% при условии использования процесса ультразвуковой очистки; в противном случае остатки хлорид-ионов приведут к отказу CAF.
Кислотное число паяльной пасты не обязательно тем выше, чем оно выше. Однажды клиент по ошибке использовал сильнокислотную пасту с кислотным числом выше 1,5 при пайке плат ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), что привело к выборочному травлению золотого слоя и почернению краев паяного соединения. Под микроскопом были видны явные очаги межфазной коррозии, и это явление было особенно серьезным, когда пиковая температура оплавления превышала 235°C. Поэтому мы требуем, чтобы все кислотные паяльные пасты прошли ионную хроматографию на уровне платы, прежде чем выходить в Интернет, чтобы подтвердить, что общее количество Cl? и Br? ниже 0,5 мкг/см2.
Хотя нейтральная паяльная паста исключает этап очистки, она более чувствительна к конструкции отверстия трафарета и давлению ракеля. Например, при печати QFN с шагом 0,3 мм, если используется нейтральная паста с содержанием твердых веществ 68% при сохранении угла ракеля 60° кислой пасты, недостаточная сила сдвига приведет к увеличению процента пропусков печати с 1,2% до 7,6%. На этом этапе угол швабры необходимо уменьшить до 45°, а скорость освобождения необходимо одновременно увеличить до 40 мм/с, чтобы восстановить текучесть.
Кислотное число паяльной пасты также влияет на размер частиц припоя. Мы сравнили порошки припоев типа 4 (20–38 мкм) и типа 5 (15–25 мкм) в сочетании с паяльными пастами с кислотным числом 0,9 и 1,1 соответственно. При той же толщине трафарета 120 мкм скорость осадки припоя типа 5 в сочетании с высококислотной пастой была в 2,3 раза выше, чем у типа 4. Это означает, что для устройств с малым шагом паяльная паста со средней кислотностью должна быть приоритетной в сочетании с более строгим контролем температуры и влажности.
Наиболее часто упускаемый из виду фактор при смене моделей паяльной пасты на производственной линии — это адаптивность срока службы трафарета. Химическая эрозия кислой паяльной пасты на трафаретах из нержавеющей стали увеличит размер апертуры на 0,8 мкм после 30 000 последовательных отпечатков, тогда как нейтральная паста увеличит его только на 0,2 мкм. Поэтому при переходе на кислую паяльную пасту цикл замены трафарета необходимо сократить с 60 000 до 40 000 отпечатков, а допуски апертуры проверять координатно-измерительной машиной каждые 20 000 отпечатков.
