При рассмотрении жалоб клиентов на соединения холодной пайки BGA партии мы обнаружили, что как AOI, так и X-RAY не выявили никаких отклонений после оплавления, но функциональный отказ произошел после 48 часов старения при высокой температуре и высокой влажности. Анализ поперечного сечения подтвердил дендритную миграцию серебра на границе паяного соединения, а основная причина заключалась в том, что содержание хлорид-ионов во флюсовой паяльной пасте этой партии достигло 127 мкг/г, что намного превышает предел ≤50 мкг/г, указанный в IPC-J-STD-004B. Кроме того, остатки системы органических кислот образовывали гигроскопичную пленку электролита на поверхности печатной платы, обеспечивая непрерывный путь миграции ионов.
Проверка паяльной пасты не может быть сосредоточена только на вязкости, осадке и угле смачивания; он должен одновременно проводить ионную хроматографию (ИК) для измерения общего количества растворимых ионов, таких как хлор, бром, натрий и калий. Особое внимание следует обратить на то, остаются ли на краю паяльной маски после оплавления формиат и ацетат, выделившиеся после термического разложения производных канифоли во флюсовой паяльной пасте. Такие остатки могут поглощать воду в 3,2 раза больше собственного веса в условиях 85℃ и относительной влажности 85%, что непосредственно приводит к резкому падению сопротивления изоляции между соседними проводниками с 10^12 Ом до уровня ниже 10^6 Ом.
Однажды мы проводили сравнительную проверку с использованием одной и той же модели паяльной пасты на двух SPI-устройствах. Среднее значение испытания импеданса после печати на линии A составило 8,3×10^11 Ом, тогда как на линии B — только 2,1×10^9 Ом. Расследование показало, что средство для очистки трафаретов на линии B содержало ингибиторы коррозии на основе изопропаноламина, которые вступали в реакцию комплексообразования с органическими кислотами в паяльной пасте с флюсом с образованием комплексов солей аммония с более высокой проводимостью. Этот тип перекрестного загрязнения вообще не отражается в обычных отчетах о проверке паяльной пасты, и в конце производственной линии необходимо добавить мониторинг ионного загрязнения поверхности после печати (ROSE) в реальном времени.
Если сторонние испытательные организации проводят испытания на экстракцию только в один момент времени в соответствии с GB/T 31329-2014, они упустят из виду непрерывное осаждение активаторов медленного высвобождения во флюсовой паяльной пасте через 72 часа. В проекте автомобильного уровня мы столкнулись с ситуацией, когда первоначальный результат IC был квалифицирован, но Cl? концентрация на поверхности печатной платы выросла до 98 мкг/см2 на 5-й день ускоренного старения. Основная причина заключалась в том, что в паяльной пасте в качестве ускорителя активации использовалась скрытая соль имидазолия, температурное окно активации пиролиза которой находилось точно между пиковой температурой оплавления и точкой затвердевания паяного соединения.
Чтобы определить, представляет ли паяльная паста риск миграции, нельзя полагаться исключительно на отчеты заводских проверок; трехэтапная проверка должна быть выполнена на собственной производственной линии завода, а именно: тест на свежесть в течение 2 часов после открытия контейнера, быстрая проверка остатков ионов на поверхности в течение 15 минут после печати и отслеживание тенденции сопротивления изоляции полностью собранных плат в течение 24 часов после оплавления. Если отклонение этих трех наборов данных превышает ±15%, линию необходимо остановить для повторного тестирования стабильности партии флюсовой паяльной пасты.
