Уровень проникновения процесса оплавления через отверстия в автомобильной электронике и платах высокой плотности превысил 35%. Движущим фактором является жесткое требование клиентов к эффективности двустороннего размещения и совместной пайке периферийных модулей вокруг BGA. Неконтролируемое использование паяльной пасты напрямую приводит к колебаниям производительности первого прохода производственной линии более чем на 8 процентных пунктов. Немецкий поставщик Tier1 был вынужден остановить линию для регулировки отверстий трафарета в прошлом году из-за последовательного перемыкания разъемов с шагом контактов 0,3 мм, что заставило всю отрасль ужесточить точность контроля объема паяльной пасты с ±15% до ±8%.
Форма отверстия трафарета меняется от единого прямоугольника к дифференцированному дизайну. Например, для штырей диаметром более 0,8 мм используются удлиненные отверстия с поперечным расширением 0,1 мм, что не только обеспечивает скорость переноса паяльной пасты, но и подавляет боковой поток во время оплавления. Для штыревых разъемов с мелким шагом 0,4 мм используются круглые отверстия с толщиной шага 25 мкм. Это изменение связано с обратной связью по данным проверки AOI: если разброс объема паяльной пасты разных устройств на одной плате превышает 12%, вероятность холодных паяных соединений увеличивается в 3,7 раза. Однако простое уменьшение давления ракеля приведет к недостаточному заполнению кромок. Чтобы сохранить общую согласованность, необходимо одновременно увеличить скорость печати до 45 мм/с и сократить расстояние отпуска до 0,15 мм.
Реологические свойства паяльной пасты сами по себе оказывают неявное влияние на контроль дозировки. Когда влажность в мастерской летом превышает 65%, вязкость некоторых не требующих очистки паяльных паст снижается на 18%, что приводит к увеличению осадки после печати на 0,04 мм. Если в это время натяжение трафарета не отрегулировать с 45 Н/см² до 48 Н/см², на контактных площадках рядом с компонентами 0603 будет наблюдаться переливание паяльной пасты. Мы проверили это явление на трех производственных линиях. Соответствующей мерой является увеличение времени прогрева паяльной пасты с 2 часов до 2,5 часов и добавление 15-секундной стадии выдержки в вакууме перед печатью, что может снизить скорость испарения флюса на 9%, тем самым стабилизируя структуру пасты.
Компенсация на уровне оборудования заменяет ручную регулировку на основе опыта. Недавно выпущенная модель DEK Horizon имеет встроенный модуль прогнозирования объема паяльной пасты, который генерирует коэффициенты динамической компенсации на основе собранных в реальном времени натяжения трафарета, угла ракеля, а также температуры и влажности окружающей среды. При обнаружении изменения партии паяльной пасты она автоматически вызывает историческую базу данных для подбора оптимальной комбинации параметров. На заводе EMS было установлено, что эта функция увеличила процент прохождения первой детали с 62% до 89%. Однако предпосылка состоит в том, что РФА должен использоваться для выборочной проверки толщины припоя трех типичных площадок каждую смену, иначе результаты алгоритма не сработают из-за накопленных ошибок из-за износа трафарета. В настоящее время 7 литейных предприятий включили это в обязательные положения СОП.
Окно процесса сжимается. Ранее разрешенный допуск толщины паяльной пасты ±25 мкм был сужен до ±12 мкм основными заказчиками автомобильной промышленности. Это означает, что точность травления трафарета толщиной 0,127 мм должна достигать ±2 мкм, и менее 5 отечественных производителей могут стабильно поставлять трафареты такого класса. Это привело к появлению решения для локального утолщения никелирования: нанесение слоя никеля толщиной 8 мкм в область вставки для формирования физического ограничения. Хотя этот метод увеличивает стоимость трафарета на 35%, он снижает коэффициент вариации объема паяльной пасты с 11,3% до 6,8%. В результате новый проект электронного управления энергией прошел сертификацию AEC-Q200 на две недели раньше запланированного срока. Однако неравномерное покрытие приведет к внезапному увеличению локального объема припоя, поэтому необходимо использовать конфокальный микроскоп для выборочной проверки трех поперечных сечений на рулон.
Окончательное ограничение на дозировку паяльной пасты связано с поведением плавления на этапе оплавления. Когда пиковая температура достигает 235°C, фактическая высота смачивания паяльной пасты вокруг вывода диаметром 0,5 мм составляет только 62% длины вывода. Если первоначальное отклонение объема печати превышает 10%, в основании штифта образуются скопления пустот. Мы отследили 12 моделей массового производства в 2023 году и обнаружили, что 92% образцов с уровнем пустот >15% имели объем паяльной пасты, выходящий за пределы допуска. Решение состоит не в том, чтобы просто уменьшить дозировку, а в том, чтобы снизить крутизну нагрева зоны оплавления с 1,2°C/с до 0,8°C/с и контролировать содержание кислорода с точностью до 100 PPM в атмосфере азота. Это может снизить поверхностное натяжение паяльной пасты на 23%, способствуя более равномерному обертыванию расплавленного состояния вокруг сторон штифта.
