Комбинация больших контактных площадок и толстых медных плат часто приводит к недостаточному количеству припоя в реальном производстве. Основная причина заключается в том, что значительно возросшая теплоемкость медного слоя приводит к локальному отставанию при нагреве, что не позволяет паяльной пасте полностью расплавиться и завершить образование интерметаллического соединения на стадии оплавления. Между тем, по мере расширения площади площадки относительная доля объема паяльной пасты уменьшается. Если апертуру трафарета не компенсировать ступенчато по IPC-7527, то объем припоя после печати уже будет ниже критического значения.
Дизайн трафарета должен соответствовать толщине меди и размерам контактной площадки.
Когда плата толщиной 1,6 мм сочетается с медью весом 2 унции, а обычный лазерный трафарет толщиной 0,12 мм по-прежнему использует апертуру 1:1, измеренный объем паяльной пасты на 23% ниже стандартного значения. После того, как мы перешли на трафарет толщиной 0,15 мм с эллиптическим отверстием, в 1,15 раза превышающим площадь контактной площадки, уровень недостаточной пайки снизился с 12,7% до 0,9%. Трафарет из композита никель-сталь толщиной 0,10 мм, предоставленный JJY, работает более стабильно в области BGA с мелким шагом 0,8 мм, но он склонен к разрушению на больших контактных площадках. Необходимо одновременно увеличить давление ракеля до 5,8 кг и снизить скорость печати до 25 мм/с, чтобы сохранить целостность извлечения из формы.
Параметры ракеля тесно связаны с реологическими свойствами паяльной пасты.
Вязкость паяльной пасты JJY T6 при 25 ℃ составляет 780 Па·с. Когда угол ракеля установлен на 55°, а давление ниже 4,2 кг, его эффект утончения при сдвиге недостаточен, что приводит к прерывистому заполнению паяльной пастой по краям больших площадок. В настоящее время даже увеличение времени выдержки ракеля не может улучшить ситуацию. Угол необходимо затянуть до 48° и приложить к нему давление 6,3 кг, чтобы обеспечить эффективное вытеснение пасты в области толстой меди.
Настройки температурной зоны печи оплавления должны противодействовать инерции поглощения тепла медными подложками.
Когда толстая медная печатная плата проходит через печь, если скорость нагрева в передней части ниже 1,2 ℃/с, температура в центре площадки остается ниже 183 ℃ перед пиковой зоной, что приводит к сдуванию частичных участков паяльной пасты перед плавлением. Мы увеличили температуру второй зоны предварительного нагрева со 150 ℃ до 162 ℃, увеличили время выдержки с 65 секунд до 92 секунд, уменьшив разницу температур поверхности платы с 22 ℃ до 8 ℃, а затем стабилизировали пиковую температуру на уровне 238±2 ℃, после чего практически исчезло недостаточное количество точек пайки. Если концентрация азота ниже 99,95%, толщина нароста IMC уменьшится на 0,3 мкм, что также приводит к плохому смачиванию припоя.
Отклонение точности размещения увеличит риск недостаточной пайки.
Когда смещение XY установочной машины для крупных компонентов контактных площадок превышает 0,08 мм или отклонение угла θ превышает 0,15°, паяльная паста подвергается боковому сжатию под действием асимметричного поверхностного натяжения на ранней стадии оплавления. В этих условиях вероятность нехватки припоя для корпусов QFN48 возрастает в 3,7 раза. Необходимо включить алгоритм покрытия площадки в системе JJY AOI для перехвата в реальном времени, а не полагаться на проверку выборки вручную.
