Чрезмерное количество пустот паяльной пасты на нижней термопрокладке QFN не является проблемой, вызванной каким-то одним фактором, а является результатом совместного действия реологических свойств паяльной пасты, конструкции отверстия трафарета, согласования параметров печати, контроля атмосферы пайки оплавлением и реакции температурной кривой. После отслеживания 24 наборов данных АОИ+рентгенографии в течение трех месяцев подряд на линии по производству автомобильных модулей в Дунгуане мы обнаружили, что 73% партий с процентом пустот >25% имели неравномерную толщину печати паяльной пасты, а колебания уровня пустот одного и того же трафарета на разных печатных машинах достигали 12–18 процентных пунктов.
Паяльная паста с низким содержанием пустот действительно может уменьшить образование пустот со стороны материала, но если по-прежнему используется традиционный трафарет толщиной 0,12 мм и угол ракеля 45°, ее тиксотропный индекс и поведение при сдвиге вместо этого усугубят разрушение паяльной пасты в центральной области, блокируя каналы выхода газа во время оплавления. Однажды мы заменили ту же паяльную пасту с низким содержанием пустот на трафарет толщиной 0,10 мм и изменили апертуру на ступенчатую долю площади 90%, после чего уровень пустот упал с 31% до 16%, в то время как только замена паяльной пасты без модификации трафарета снизила уровень пустот всего на 3,2 процентных пункта.
Давление и скорость ракеля в процессе печати должны регулироваться синхронно. Чрезмерное давление в сочетании с высокой скоростью печати приведет к принудительному выдавливанию паяльной пасты в край площадки с образованием галтели, которая плавится во время оплавления и окутывает внутренний газ, образуя закрытую полость, а слишком низкое давление приведет к плохой выемке из формы и недостаточному объему припоя. Наши фактические измерения на заводе по производству электропитания в Чжухае показали, что когда давление ракеля увеличилось с 5,2 кг до 6,8 кг, а скорость снизилась с 40 мм/с до 25 мм/с, объемная консистенция паяльной пасты в центральной части термопрокладки QFN увеличилась на 22%, а соответствующее распределение рентгеновских пустот изменилось с концентрированного на дисперсное.
Содержание кислорода в азотной среде пайки оплавлением должно стабильно контролироваться на уровне ниже 100 PPM. Как только оно превышает 150 PPM, окисление производных канифоли во флюсе усиливается, образуя высоковязкие остатки, которые препятствуют всплытию пузырьков. В то же время, если скорость нагрева в зоне предварительного нагрева превышает 2,5 ℃/с, разница в тепловом расширении между корпусом QFN и печатной платой ускорит образование пленки на поверхности паяльной пасты, блокируя внутренние летучие компоненты под припоем. На линии модуля связи в Сучжоу мы проверили, что после регулировки скорости нагрева секции предварительного нагрева с 3,1℃/с до 2,3℃/с и калибровки содержания кислорода на входе азота со 180 до 85 PPM стандартное отклонение скорости образования пустот для той же партии сузилось с ±9,6% до ±3,4%.
Частота и способ очистки трафарета напрямую влияют на консистенцию нанесения припоя. Если трафарет будет запущен в производство без тщательной сушки после ультразвуковой очистки, остаточная влага будет бурно испаряться на ранней стадии оплавления, непосредственно создавая скопления микропустот в нижней части термопрокладки. Мы сравнили комбинированный процесс протирания IPA и вакуумной сушки и обнаружили, что в последнем случае значение CV высоты паяльной пасты на 20 последовательных печатных платах удерживалось в пределах 4,7%, в то время как в первом случае значение CV подскочило до 8,9% после 12-й платы, при этом соответствующий процент пустот синхронно увеличился на 6,3 процентных пункта.
