Во время поиска и устранения неисправностей, связанных с дефектами холодного паяного соединения, мы обнаружили, что при том же трафарете, той же печи оплавления и одинаковых параметрах температурной зоны процент выхода остается стабильным на уровне 99,8% при использовании паяльной пасты марки A, в то время как после перехода на марку B частота сигналов тревоги при холодной пайке AOI внезапно выросла до 3,2%, сконцентрировавшись на термопрокладке QFN и обоих концах резисторов 0201. Это указывает на то, что основная причина проблемы кроется не в оборудовании или приспособлениях, а в недостаточной активности самого флюса паяльной пасты, который не может эффективно разлагать оксиды слоев Cu2O и Ni-P в пределах заданного интервала предварительного нагрева 150℃～170℃.
Активность флюса паяльной пасты напрямую зависит от кислотного числа его органокислотной системы и эффективности выделения ионов галогенов. Когда кислотное число ниже 65 мг КОН/г и содержание брома ниже 0,08%, органическую защитную пленку, образующуюся на поверхности подкладки плит OSP, трудно удалить вовремя. После того как припой расплавится, намокать его можно только локально. После охлаждения паяные соединения выглядят серо-белыми и матовыми, испытание на тягу составляет менее 8 гс, а на рентгеновском снимке видны сплошные пустоты между припоем и площадкой. Это типичное явление холодной пайки паяльной пасты будет резко усиливаться в быстро развивающемся производстве, где максимальная температура оплавления поддерживается на уровне 235 ℃, но время предварительного нагрева сокращается до 60 секунд.
Однажды мы провели перекрестную проверку образцов паяльной пасты, предоставленных пятью поставщиками. После печати разными паяльными пастами на печатных платах OSP из одной партии их прогоняли через одну и ту же печь JUKI. Результаты показали, что только две паяльные пасты с температурой начала активации флюса ≤142℃ и временем активности, поддерживаемым на уровне 160℃ ≥90 секунд, не показали серийных холодных паяных соединений. Остальные три показали обезвоживание у основания выводов QFP. Под микроскопом можно увидеть явную усадку кромки припоя и угол скругления припоя >60°. Это указывает на то, что окно термического отклика флюса паяльной пасты должно точно соответствовать фактическому профилю оплавления линии; в противном случае, как бы велико ни было содержание металла, оно не сможет спасти от смачивания.
Быстрый метод на месте определить, соответствует ли активность флюса паяльной пасты стандарту, заключается в том, чтобы взять 0,3 г паяльной пасты и нанести ее на голую медную пластину, а затем поместить ее в печь с постоянной температурой 160 ℃ на 60 секунд. Если на поверхности образуется равномерная серебристо-блестящая пленка припоя без коричневых остатков, деятельность считается квалифицированной. Если появляются пестрые усадочные полости или коричнево-желтые следы закоксовывания, это свидетельствует о неполном разложении органической кислоты или выходе из строя носителя галогена. Продолжение использования этой паяльной пасты в это время неизбежно увеличит риск холодной пайки паяльной пасты. Особенно в атмосфере азота эта проблема будет в 2,3 раза хуже, чем в воздушной среде, поскольку N2 изолирует синергетический окислительный эффект кислорода на некоторые промежуточные активные вещества.
Перед заменой паяльной пасты необходимо синхронно оценить взаимосвязь между размером отверстия трафарета и скоростью испарения флюса. Например, после увеличения толщины трафарета QFN с шагом 0,3 мм с 0,12 мм до 0,15 мм, хотя объем припоя увеличился на 18%, увеличение остатков флюса привело к плохому отводу флюса на ранней стадии оплавления, что вместо этого привело к образованию большего количества микропор в паяной пасте при холодном припое. Таким образом, решением проблемы недостаточной активности флюса паяльной пасты является не просто увеличение объема припоя, а возвращение к динамическому балансу кислотного числа, типа галогена и температуры термического разложения смолы.
