Многие инженеры полагают, что пока толщина трафарета и площадь апертуры соответствуют IPC-7525, все будет хорошо, но при первой проверке изделия обнаруживают, что колебание объема припоя на контактных площадках компонента 0201 превышает 35%. Основная причина заключается в том, что соотношение сторон отверстия не соответствует размеру частиц паяльной пасты. Когда средний размер частиц сферического порошка в паяльной пасте составляет 25 мкм, а ширина отверстия менее 75 мкм, коэффициент площади падает ниже 0,66, и паяльная паста не может полностью отделиться от стенки трафарета за счет поверхностного натяжения, что приводит к неполному отделению и прилипанию паяльной пасты к стенкам отверстия. Правильный подход состоит в том, чтобы контролировать минимальную ширину края отверстия так, чтобы она более чем в 3 раза превышала размер частиц порошка, и одновременно измерять реологическую кривую используемой паяльной пасты для калибровки коэффициента компенсации усадки отверстия.
Обычной практикой на месте делают отверстия в виде стандартных квадратов или прямоугольников, но на самом деле после печати в центре термопрокладок QFN всегда происходит разрушение паяльной пасты. Это связано с тем, что локальная изгибная деформация трафарета под давлением ракеля не учитывается. Когда длинная сторона отверстия параллельна направлению движения ракеля и ее длина превышает 3 мм, трафарет подвергается упругому сжатию микронного уровня под давлением ракеля, сжимая паяльную пасту с обеих сторон и утончая середину. Опасность заключается в том, что степень холодной пайки термопрокладок после оплавления увеличивается более чем на 12%. Основная причина заключается в игнорировании механической связи между натяжением опоры трафарета и шириной проема. Правильный подход — использовать I-образное разделение или добавить опорные ребра в центре для отверстий термопрокладки размером более 2,5 мм, сжимая максимальный неподдерживаемый пролет до 1,8 мм.
Некоторые люди слепо гонятся за высокой точностью, зеркально полируя трафареты, вырезанные лазером, только для того, чтобы обнаружить выступы паяльной пасты на контактных площадках резисторов 0402 в трех последовательных партиях. Под микроскопом можно увидеть, как паяльная паста стелется в виде нитей по краям отверстия. Это связано с тем, что чрезмерная полировка устраняет заусенцы размером 0,2～0,5 мкм на уровне микрона, которые должны существовать на внутренней стенке трафарета. Паяльная паста теряет свою первоначальную адгезию и вместо этого адсорбируется и растягивается поверхностью медной площадки в момент высвобождения. Опасность заключается в том, что скорость смещения компонентов, вызванная уносом паяльной пасты во время установки, достигает 8,3%. Правильный подход — сохранять шероховатость внутренней стенки Ra0,3～0,4 мкм, что обеспечивает плавное отделение при сохранении необходимой адгезии при сдвиге. После полировки необходимо провести проверку с помощью профилометра, а не полагаться только на визуальный осмотр.
Некоторые фабрики для снижения затрат закупают трафареты нестандартной толщины, например, используют трафарет 0,13 мм вместо стандартного трафарета 0,12 мм для печати QFP с шагом 0,4 мм. В результате значение CV высоты паяльной пасты ухудшается с 9,2% до 18,7%. На микроскопических поперечных сечениях видны очевидные дугообразные выступы на поверхности паяльной пасты. Это связано с тем, что после утолщения трафарета фактическая глубина нажатия ракеля относительно уменьшается, и паяльная паста не сжимается в достаточной степени, чтобы заполнить нижнюю часть отверстия. Основная причина заключается в игнорировании эффекта линейного затухания давления ракеля после изменения толщины трафарета. Правильный подход заключается в том, что каждый раз, когда толщина трафарета изменяется на 0,01 мм, необходимо перекалибровать комбинацию давления ракеля, скорости и угла, а также использовать оборудование SPI для выполнения полной проверки первых 5 досок для проверки.
Самый скрытый подводный камень – это наличие переплавленного слоя на краях диафрагмы, невидимого невооруженным глазом. Если трафареты, вырезанные лазером, запустить в массовое производство без электролитической полировки, первоначальная печать проходит нормально, но после непрерывной работы в течение 8 часов остатки паяльной пасты увеличиваются плата за платой, и с 12-й платы начинают появляться перемычки припоя. Основная причина заключается в том, что переплавленный слой имеет твердость на 30% выше, чем основной материал, и при многократном соскабливании образуются микролезвия, которые непрерывно соскабливают паяльную пасту, вызывая сдвиговое разрушение паяльной пасты и дисбаланс в осаждении флюса. Опасность заключается в том, что в день утилизируется до 23 плат PCBA. Правильный подход заключается в том, что все лазерные трафареты должны пройти двухэтапную последующую обработку: сначала слабокислотный электролиз для удаления переплавленного слоя, затем направленное шлифование алмазной суспензией с размером частиц 0,5 мкм и отбор проб элементных спектров ЭДС трех апертур из каждой партии для подтверждения того, что содержание кислорода ниже 0,8ат%.
Простой контрольный список: убедитесь, что минимальная ширина края апертуры ≥75 мкм, диапазон апертур термопрокладки ≤1,8 мм, измеренная шероховатость внутренней стенки Ra находится в диапазоне 0,3～0,4 мкм, отклонение толщины трафарета ≤±0,002 мм, а отчеты EDS о содержании кислорода для поверхностей, вырезанных лазером, являются полными и ниже 0,8 ат%.
