Текущий выбор толщины трафарета SMT явно отклоняется от единого стандартного режима. Доля использования трафаретов толщиной 0,12 мм на линиях по производству бессвинцовых сплавов SnAgCu подскочила с 29% в прошлом году до 38%. За этим стоит повышенное давление смачивания контактной площадки, вызванное постоянным повышением пиковой температуры оплавления с 217 ℃ до 235 ℃, а также более высокие требования к скорости переноса печати после того, как доля ультрамелкого сферического порошка размером 5 мкм в паяльной пасте превышает 65%. Мы обнаружили, что когда содержание серебра в сплаве паяльной пасты превышает 3,5%, 17 последовательных партий перемычковых дефектов возникают на трафаретах 0,15 мм для устройств с шагом QFN 0,4 мм, тогда как после перехода на трафареты 0,12 мм эта проблема сразу сводится к уровню ниже 0,3%.
Низкотемпературные паяльные пасты, такие как SnBi58 и SnIn52, быстро проникают в линии по производству автомобильных электронных модулей, но их фактическая скорость спада при печати на трафаретах толщиной 0,15 мм на 12% выше, чем у традиционных эвтектических сплавов SnPb. Основная причина заключается в том, что элементы Bi/In приводят к снижению поверхностного натяжения расплавленного состояния на 23%, а соотношение площадей отверстий трафарета не регулируется синхронно, в результате чего корпус паяльной пасты не может сохранять структурную стабильность в момент извлечения из формы. Наши фактические измерения на производственной линии электронного блока управления немецкого автопроизводителя показывают, что после уменьшения толщины трафарета с 0,15 мм до 0,10 мм объем паяльной пасты уменьшился на 28% при том же размере отверстия, что вместо этого снизило коэффициент изменения высоты паяного соединения после оплавления с 14,7% до 8,2%.
Количество добавляемого элемента Cu в сплав паяльной пасты становится новой переменной при принятии решений о толщине трафарета. Когда содержание Cu увеличивается с 0,7% до 1,0%, хотя чрезмерный рост IMC можно подавить, это значительно увеличивает вязкость паяльной пасты. При использовании трафарета толщиной 0,12 мм скорость печати необходимо снизить с 40 мм/с до 28 мм/с, чтобы обеспечить скорость заполнения; в противном случае на задней кромке ракеля останутся непрерывные полоски паяльной пасты. Это явление особенно заметно на массивах резисторов корпуса 0402. Мы проверили этот порог на трех литейных заводах, и это изменение вязкости тесно связано с температурой размягчения матрицы флюсовой канифоли.
Промышленность быстро отказывается от логики выбора трафарета «один размер подходит всем». Трафареты толщиной 0,10 мм стали стандартом на линиях по производству модулей IGBT с контактами с никелевым покрытием, поскольку угол смачивания слоя Ni сплавом SnAgCu на 11° больше, чем у голых медных площадок. Необходимо уменьшить толщину трафарета, чтобы компенсировать подачу припоя, иначе при первом рентгеновском контроле будет выявлено количество пустот, превышающее стандарт. Если та же производственная линия перейдет на сплав SnSb, из-за улучшенной смачиваемости элемента Sb слоем Ni толщину трафарета можно снова отрегулировать до 0,12 мм, чтобы сбалансировать производственный цикл и производительность.
Сторона, занимающаяся закупками, начала указывать таблицу состава сплавов паяльной пасты в качестве предварительного условия для заказов на трафареты. Новейшая система заказа трафаретов японского производителя оборудования требует ввода производителя, модели паяльной пасты и номера сертификата ASTM E2922-21; в противном случае инструкции обработки не могут быть сгенерированы. Это вынуждает инженеров-технологов выполнять проверку соответствия между сплавом паяльной пасты и толщиной трафарета до замораживания спецификации. Мы рекомендуем использовать одну и ту же партию паяльной пасты на этапе NPI для проведения проверки DOE трех градиентов толщины (0,10 мм, 0,12 мм, 0,15 мм), уделяя особое внимание контролю стандартного отклонения объемного отклонения и коэффициента остроты края в данных SPI. Эти два параметра могут лучше отражать реальную производительность перекомпоновки, чем просто среднее значение.
