Внутренние пустоты в паяных соединениях устройств BGA и QFN не являются изолированными дефектами, а являются результатом совместного действия нескольких переменных процесса, таких как неравномерная толщина печати паяльной пасты, заблокированные пути испарения флюса во время оплавления, недостаточная чистота азота и ухудшение смачиваемости поверхности контактной площадки печатной платы. Как только образуются пустоты, их невозможно устранить в последующих процессах, поэтому контроль должен осуществляться на начальных этапах производства.
Расположение пустот определяет уровень риска отказа
Мы отслеживали рентгенограммы 28 партий устройств QFN-48 на производственной линии JJY в течение трех месяцев подряд и установили, что при концентрации пустот в центральной зоне паяного соединения диаметром более 75 мкм их коэффициент концентрации термических напряжений увеличивается в 2,1 раза. Хотя крошечные пустоты (<30 мкм), расположенные в четырех углах паяного соединения, оказывают ограниченное влияние на теплопроводность, они могут легко вызвать разрушение при сдвиге. Это указывает на то, что размер и расположение пустот необходимо оценивать одновременно, а не только рассматривать долю общей площади.
Параметры печати паяльной пасты напрямую влияют на вероятность образования пустот
Когда три параметра — колебание давления ракеля ±0,3 кгс, шероховатость стенок отверстия трафарета Ra > 0,8 мкм и скорость отпуска менее 15 мм/с — выходят из-под контроля, скорость переноса паяльной пасты снижается на 12 % с сильным заваливанием кромок, что блокирует каналы выхода газа при оплавании. Частота мочеиспусканий возрастает с нормальных 8% до 37%, при этом 62% мочеиспусканий сопровождаются локальными закупорками.
Атмосфера оплавления и состояние печатной платы синергетически усиливают опасность пустот
Когда точка росы азота в печи превышает -40°C и толщина пленки OSP на контактной площадке печатной платы превышает 0,4 мкм, поверхностное натяжение на этапе плавления паяльной пасты аномально возрастает, что затрудняет проникновение газа разложения флюса в жидкий слой припоя и его выход. Средний объем пустот увеличивается на 40%. На этом этапе, даже если пиковая температура соответствует стандарту, внутри паяного соединения все еще существует большое количество закрытых пустот, а фактическое проводящее сечение уменьшается на 19%.
Действенные меры по перехвату пустоты на производственной линии
Для ежедневной проверки первого изделия необходимо взять образцы с 3 BGA-устройств под 200-кратным микроскопом, чтобы проверить угол смачивания на краю шарика припоя. Если наблюдается тупой угол >85° или высота подъема паяльной пасты <1/3 диаметра шарика припоя, немедленно остановите линию, чтобы откалибровать натяжение трафарета и повторно проверить чистоту азота. В то же время возьмите печатные платы из одной партии и проверьте угол контакта поверхности контактной площадки; угол контакта >68° расценивается как отказ ОСП и такие платы не подлежат запуску в производство.
