Паяльная паста совершенно не проводит ток при комнатной температуре, так как оловянный порошок в ней плотно заключен в канифоль, органические кислоты и полимерные смолы во флюсе. Эти неметаллические среды образуют эффективный изолирующий барьер. Даже при измерении методом четырехточечного зонда его объемное сопротивление остается стабильным выше 10? Ом·см, что намного превышает порог для изоляционных материалов. Следовательно, простое нанесение паяльной пасты, не подвергнутой оплавлению, не приведет к образованию пути тока между дорожками печатной платы.
Однако реальный риск на производственных линиях заключается не в его теоретической проводимости, а в ситуациях, когда неконтролируемая точность печати приводит к застреванию паяльной пасты в зазорах выводов микросхемы, переливанию из нижних площадок QFN или обогащению флюса, вызванному слишком большими отверстиями трафарета BGA. На этом этапе, хотя плавления металла не происходит, ионы хлорида, образующиеся в результате термического разложения канифоли, соединяются с влагой, вызывая электрохимическую миграцию во время механического старения, что в конечном итоге приводит к росту проводящих нитей между соседними площадками. Этот тип отказа часто не может быть обнаружен во время функционального тестирования и проявляется только в виде короткого замыкания после 48 часов старения при высокой температуре и высокой влажности.
На прошлой неделе мы столкнулись с тремя подобными сбоями на линии по производству материнских плат медицинского назначения. Основная причина заключалась не в неправильной модели паяльной пасты, а в ошибочной настройке давления ракеля с 0,35 МПа на 0,42 МПа, в результате чего толщина паяльной пасты за пределами площадок устройств QFP с шагом 0,3 мм превышала стандарт на 0,08 мм. Хотя после оплавления мостиков не произошло, остаточные ионы галогена во время последующего ICT-тестирования были возбуждены смещением 12 В, что привело к непрерывному осаждению дендритов серебра, что в конечном итоге привело к периодическим коротким замыканиям на 72-м часу. После перехода на не требующую очистки паяльную пасту с низким содержанием галогенов (Cl? < 300ppm) и ужесточения допуска давления ракеля до ±0,02 МПа проблема была полностью решена.
Следует также подчеркнуть, что если водосмываемая паяльная паста не будет тщательно очищена, пленка флюса, остающаяся на дне компонентов 0201, будет поглощать влагу в высокотемпературной среде и снижать сопротивление изоляции поверхности. В этот момент сопротивление между контактными площадками, измеренное мегомметром на 500 В постоянного тока, может резко упасть ниже 10 Ом. Хотя короткое замыкание постоянного тока еще не сформировалось, его уже достаточно, чтобы нарушить целостность высокоскоростного сигнала, особенно в зонах маршрутизации DDR4, где оно может легко вызвать ложное срабатывание или замыкание глазковой диаграммы. Такие проблемы совершенно незаметны при проверке AOI и могут быть обнаружены только посредством проверки тока утечки при испытаниях с летающим зондом.
Поэтому, чтобы определить, вызывает ли паяльная паста короткое замыкание, нужно не только смотреть на параметры ее проводимости, но также необходимо сосредоточиться на трех скрытых факторах: изменениях натяжения трафарета, колебаниях давления вниз по оси Z машины для размещения и аномальной скорости ветра в зоне охлаждения печи оплавления. Эти факторы совместно определяют морфологию остатков флюса и активность ионов, и эти переменные часто классифицируются как «вторичные факторы» в диаграммах мониторинга SPC, однако именно они являются причиной наиболее невоспроизводимых спорадических коротких замыканий на реальных производственных линиях.
